18 Паросиловые установки

18.1 Паровая турбина мощностью N=12000 кВт работает при начальных параметрах р₁=80 бар и t₁=450ºC. Давление в конденсаторе р₂=0,04 бар. В котельной установке, снабжающей турбину паром, сжигается уголь с теплотой сгорания Q^р_н=25 МДж/кг. КПД котельной установки равен η_к.у=0,8. Температура питательной воды t_п.в=90ºС.

Определить производительность котельной установки и часовой расход топлива при полной нагрузке паровой турбины и условий, что она работает по циклу Ренкина.

Ответ: d₀=2,7  кг/(кВт·ч), В=4810 кг/ч.

18.2 На сколько процентов увеличится термический КПД цикла Ренкина и на сколько килограммов при этом уменьшится удельный расход паросиловой установки при увеличении котельного давления пара от 1 до 4 МПа, если в обоих случаях Т₁=600К и р₂=0,1 атм? 

Ответ:  термический КПД цикла Ренкина увеличится на η_t=7%, а удельный расход паросиловой установки при это уменьшится на Δd₀=0,73 кг/(кВт·ч).

18.4 Турбина мощностью 24000 кВт работает при параметрах пара: р₁=2,6 МПа, t₁=420ºC, р₂=0,004 МПа. Для подогрева питательной воды из турбины отбирается пар при р_отб=0,12 МПа. Определить термический к.п.д. и удельный расход пара. Определить также улучшение термического к.п.д. в сравнении с той же установкой, но работающей без регенеративного подогрева.

Ответ: η_tрег=0,43, d_0p=2,96 кг/(кВт·ч), η_t=0,37,(Δη/η)100=16,22%.

18.5 Водяной пар с начальным давлением р₁=3 МПа и степенью сухости х₁=0,95 поступает в пароперегреватель, где его температура повышается на Δt; после перегревателя пар адиабатно расширяется в турбине до давления p₂. Определить теплоту (на 1 кг пара), подведенную к нему в пароперегревателе; работу и термический КПД цикла Ренкина, степень сухости пара х₂ в конце расширения; работу цикла и конечную степень сухости, если после пароперегревателя пар дросселируется до давления р’₁.

Определить начальные и конечные параметры состояния пара по диаграмме i-s и рассчитать по таблицам состояние пара в конце каждого процесса; изобразить перечисленные процессы в координатах i-s и заполнить сводную табл.4.8. Исходные данные, необходимые для решения задачи, выбрать из табл.4.12.

Таблица 4.12

Ответ: q_1-2=213 кДж/кг, l_ц=1022 кДж/кг, η_t=0,36, х₂=0,74, l’_ц=905 кДж/кг, х₅=0,79.

18.6 (Вариант 2.4.5) РАСЧЕТ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО ЦИКЛА ПАРОСИЛОВОЙ УСТАНОВКИ (ПСУ)

Данные для выполнения задания:

Паротурбинная установка работает по циклу Ренкина.

Цикл предс­тавлен на диаграмме р-υ рис.1.2

р₁ — абсолютное давление рабочего тела (перегретого вара) перед турбиной, МПа;

t₁ — температура рабочего тела (перегретого пара) перед турби­ной, ºC;

р₂ – абсолютное давление рабочего тела в конденсаторе, МПа;

Q^Н_р — теплота сгорания топлива, кДж/кг;

N₀ — теоретическая мощность турбины (без учета действительных потерь), кВт.

Следует выполнить:

1 Изобразить принципиальную схему ПСУ и кратко описать принцип ее действия.

2 Изобразить теоретический цикл на T-s, i-s диаграммах.

3 Указать, какие действительные процессы, происходящие в паросиловой установке, описываются отдельными участками диаграммы теоретического цикла.

4 Определить состояние рабочего тела (x — степень сухости) и значений термодинамических параметров p, υ, s, T, i в характерных точках цикла. Полученные данные свести в таблицу.

5 Определить количество теплоты, затраченное на подогрев питательной воды до температуры кипения q′ на парообразование r, на перегрев пара q_p.

6 Определить общее количество теплоты подведенное в цикле q₁ и отведенное в конденсаторе q₂.

7 Найти работу в турбине l_T при отсутствии в ней потерь.

8 Определить работу l_н, затраченную на адиабатное сжатие питательной воды в насосе и подачу ее в котел.

9 Вычислить полезную работу l теоретического цикла.

10 Вычислить теоретический КПД   цикла.

11 Определить теоретический удельный d₀  и общий D₀ расходы па­ра установкой при полной нагрузке, условно полагая, что единственным источником потерь теплоты служит конденсатор.

12 Определить удельный g₀ и часовой G₀ расходы топлива установкой.

Численные значения исходных величин взять из табл.1 приложения 2 согласно указанного преподавателем (методистом) номеру варианта.

Таблица 1.1 — Исходные данные для расчета

18.7 (Вариант 2.2.5) РАСЧЕТ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО ЦИКЛА ПАРОСИЛОВОЙ УСТАНОВКИ

Данные для выполнения задания:

Паротурбинная установка работает по циклу Ренкина, Цикл предс­тавлен на диаграмме р-υ рис.2.1.2

р₁ — абсолютное давление рабочего тела (перегретого пара), МПа;

t₁ — температура рабочего тела (перегретого пара) перед турби­ной, ºС;

р₂ – абсолютное давление рабочего тела в конденсаторе, МПа;

Q^Н_р — теплота сгорания топлива, кДж/кг;

η_0t — относительный внутренний  паровой турбины.

Требуется:

1 Изобразить принципиальную схему ПСУ и кратко описать принцип ее действия.

2 Изобразить теоретический цикл на T-s, p-υ, i-s диаграммах.

3 Указать, какие действительные процессы, происходящие в паросиловой установке, описываются отдельными участками диаграммы теоретического цикла.

4 Определить состояние рабочего тела (x — степень сухости) и значений термодинамических параметров p, υ, s, T, i в характерных точках цикла. Полученные данные свести в таблицу.

5 Определить количество теплоты, затраченное на подогрев питательной воды до температуры кипения q′ на парообразование r, на перегрев пара q_p.

6 Определить общее количество теплоты подведенное в цикле q₁.

7 Определить количество теплоты, отведенное в конденсаторе, при теоретическом q₂ и действительном  q_2д процессах расширения пара в турбине.

8 Вычислить располагаемый  h₀ (l_Т) и используемый h_д (l_ТД) теплоперепад.

9 Определить работу l_н, затраченную на адиабатное сжатие питательной воды в насосе и подачу ее в котел.

9 Вычислить полезную работу l теоретического и действительного циклов.

11 Вычислить термический КПД теоретического η_Т и действительного η_ТД циклов.

12 Определить теоретический удельный d₀ расход па­ра установкой при полной нагрузке для теоретического и действительного циклов.

13 Определить удельный g₀ расход топлива установкой.

Численные значения исходных величин взять из табл.8 приложения 2 согласно указанного преподавателем (методистом) номеру варианта.

Таблица 2.2.1 — Исходные данные для расчета

18.9 Рассчитать цикл Ренкина для паросиловой установки.

Исходные данные

Давление перегретого пара р₁=2,5 МПа;

Температура перегретого пара t₁=340 ºC;

Давление в конденсаторе р₂=0,50 МПа;

s=const.

Расчет произвести по i-s — диаграмме состояния воды и пара.

Найти параметры точек: 1, 2, 3, 4, 5, 6. Для каждой точки найти: i, x, t, s, p, υ. Составить таблицу и график цикла Ренкина.

18.10 Паросиловая установка работает по циклу Ренкина. Заданы давление p₁ = 3МПа, температура t₁ = 400ºС пара на входе в турбину и давление в конденсаторе p₂ = 2 кПа. При давлении рʹ₁ = 1 МПа введен вторичный перегрев до первоначальной температуры. Определите влажность пара за последней ступенью турбины и термический коэффициент полезного действия цикла с вторичным перегревом. Изобразите на рисунке схему паросиловой установки с вторичным перегревом пара, цикл в диаграммах pv, Ts, is.

is — диаграмма водяного пара с рассчитанными процессами прилагается к задаче