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 Qрн=25 МДж/кг. КПД котельной установки равен ηк.у=0,8. Температура питательной воды tп.в=90ºС.

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


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? 


18.3 Паросиловая установка по циклу Ренкина

Таблица 1 — Исходные данные

№ п/п в журнале р1, МПа Т1, ºС р’1, МПа Т’1, ºС р2, кПа
1 1,3 250 2,5 500 4

1 Вычертить принципиальную тепловую схему паросиловой установки, работающей по циклу Ренкина. Обозначить позициями и записать наименование основных ее элементов.

2 Вычертить без масштаба цикл Ренкина в р-υ и T-s координатах. Обозначить узловые точки и процессы цикла.

3 Рассчитать для двух вариантов (исходные данные — таблица 1):

3.1 термический КПД цикла Ренкина ηt;

3.2 удельный расход пара d0, кг/(кВт·ч), на выработку 1 кВт·ч энергии;

3.3 удельный расход пара d0, кг/МДж, для совершения 1 МДж работы.

4 Дать алгоритм нахождения в s-i (s-h) диаграмме водяного пара рассчитываемый процесс расширения пара в паровой турбине (для 2-х вариантов).

5 На основании расчета сделать вывод о влиянии повышения начальных параметров пара на термический КПД цикла и выработку количества пара.

6 Ответить на контрольные вопросы:

  • что такое сухость пара;
  • в какой области р-υ диаграммы пар находится в состоянии влажного, сухого насыщенного и перегретого пара?

s-h диаграмма водяного пара с рассчитанными процессами прилагается к задаче

Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30.

Методические указания.pdf


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 ротб=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.


18.5 Определить к.п.д. котельной установки (нетто), если известны к.п.д. котлоагрегата (брутто) ηк.абр = 89,6%, расход В = 0,334 кг/с, расход пара на собственные нужды котельной Dс.н = 0,012 кг/с, давление пара, расходуемого на собственные нужды, рс.н = 0,5 МПа и температура питательной воды tп.в = 120ºС. Котельный агрегат работает на высокосернистом мазуте с низшей теплотой сгорания горючей массы Qнг = 40090 кДж/кг, содержание в топливе золы Ар = 0,1% и влаги Wр = 3,0%. Температура подогрева мазута tт = 90ºС.

Ответ: ηк.ан.т = 89%.

Учебник: Панкратов Г.П. Сборник задач по теплотехнике Москва 1986.pdf


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;

QНр — 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 qp.

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

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

8 Определить работу lн, 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

р1, МПаt1, ºCр2, МПарNsub>0, кВттопливоQНр, кДж/кг
2,25000,00410000мазут41870


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;

QНр — теплота сгорания топлива, кДж/кг;

η0t — 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 qp.

6 Определить общее количество теплоты подведенное в цикле q1.

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

8 Вычислить располагаемый  h0 (lТ) и используемый hд (lТД) теплоперепад.

9 Определить работу lн, 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 ηТ и действительного ηТД 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

р1, МПаt1, ºСр2, МПаη0tтопливоQНр, кДж/кг
54800,010,85мазут41800


18.8 Определить термический к.п.д. цикла Ренкина, если р1=6 МПа и t1=450 ºC, р2=0,004 МПа.

Ответ: ηt=40,2%.


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