Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

8077

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
23.11.2023
Размер:
1.36 Mб
Скачать

30

30. Строим изоэнтропический процесс расширения пара в 1-ом отсеке

(рис. 10), определяем энтальпию htПК = 3055,2 кДж/кг и удельный объем vztПК = 0,143 м3/кг в конце процесса расширения.

31. Изоэнтропический теплоперепад 1-ого отсека

H 0 (1) = 3428,5 – 3055,2 = 373,3 кДж/кг.

32. Относительный внутренний КПД 1-го отсека оцениваем по прибли-

женной эмпирической формуле (6.45) из [2] для группы ступеней малой веер-

ности, работающей в сухом паре:

 

 

 

 

 

 

 

0,2

 

 

 

 

 

 

H0 (1) 700

 

 

η0i (1) 0,92

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

kвл

 

 

 

ВД

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 D0

 

 

 

 

 

 

20000

 

 

 

 

 

 

 

vср

 

 

 

 

 

 

 

 

0,2

 

 

 

 

373,3 700

 

 

 

 

0,92

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1

0,879,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20000

 

 

 

 

2

43,32 0,088

 

 

 

 

 

 

где v

(v vПК )0,5 (0,05412 0,143)0,5 0,088 м3 / кг

средний для отсека

ср

0 zt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

удельный объем, а коэффициент, учитывающий влажность kвл 1.

33. Использованный теплоперепад 1-го отсека

 

 

 

 

 

H i (1)

= 373,3·0,879 = 328,1 кДж/кг.

34. Внутренняя мощность 1-го отсека

 

 

 

 

 

 

 

N

i

(1) 2DВД H

(1)

= 2·43,32·328,1 = 28427 кВт.

 

 

 

 

0

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

35. Энтальпия пара в поворотной камере

 

 

 

 

 

hПК

= 3428,5 – 328,1 = 3100,4 кДж/кг.

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Эта энтальпия и давление р = 1,8 МПа определяют все параметры пара в

поворотной камере: t0ПК = 331,4 °С,

v0ПК

= 0,15 м3/кг,

s0ПК = 6,944 кДж/(кг·К).

Они используются для расчета 2-го отсека (от поворотной камеры до камеры смешения).

36. Строя изоэнтропический процесс расширения пара во 2-м отсеке

(рис.10) до давления в камере смешения рсм = 0,58 МПа, определяем энтальпию htсм = 2832,3 кДж/кг и удельный объем vztсм = 0,36 м3/кг в конце процесса расши-

рения.

31

37. Изоэнтропический теплоперепад 2-го отсека

H0 (2) = 3100,4 – 2832,3 = 268,1 кДж/кг. 38. Относительный внутренний КПД 2-го отсека:

 

 

 

 

 

0,2

 

 

 

 

 

 

H0 (2) 700

 

 

η0i (2)

0,92

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

kвл

ВД

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 D0

 

 

 

 

 

 

20000

 

 

 

 

 

 

 

 

 

vср

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,2

 

 

 

 

268,1 700

 

 

 

 

 

 

0,92

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1

0,89,

 

 

 

 

 

20000

 

 

 

 

 

2 43,32 0,232

 

 

 

 

 

 

 

 

где vср (v0п.кvztсм )0,5 (0,150 0,36)0,5 0,232 м3 / кг – средний для отсека удель-

ный объем, а коэффициент, учитывающий влажность kвл 1.

39. Использованный теплоперепад 2-го отсека

H i (2) = 268,1·0,89 = 238,6 кДж/кг. 40. Внутренняя мощность 2-го отсека

Ni (2) 2D0ВД Hi (2) = 2·43,32·238,6 = 20672 кВт.

41. Энтальпия пара, поступающего в камеру смешения из 2-го отсека hкВД = 3100,4 – 238,6 = 2861,8 кДж/кг.

Рис. 9. Продольный разрез паровой турбины для двухконтурной утилизационной ПГУ.

32

42. Энтальпия пара в камере смешения (перед ЧНД ЦВД) определяется по

условию смешения соотношением:

 

 

 

 

[2DВДhВД

(2DНД

D ) hНД

]

 

 

 

hсм

 

 

0 к

 

0

 

д 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[2(DВД DНД ) D ]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0

 

д

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2·43,32·2861,8

 

2

12,5

1,76

 

2883,1

2866,3 кДж/кг.

 

 

43,32

 

12,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

1,76

 

 

 

 

 

 

Эта энтальпия и давление рсм = 0,58 МПа определяют все параметры пара в камере смешения: tсм = 206,8 °С, vсм = 0,371 м3/кг, sсм = 7,016 кДж/(кг·К). Они используются для расчета 3-го отсека (ЧНД ЦВД).

43. Строя изоэнтропический процесс расширения пара в 3-м отсеке до

давления p0ЦНД = 0,16 МПа, определяем энтальпию htЦНД = 2625,5 кДж/кг,

удельный объем vztЦНД = 1,057 м3/кг и сухость xztЦНД = 0,968 в конце процесса расширения (перед ЦНД). Изоэнтропический теплоперепад отсека H 0 (3) = = 240,8 кДж/кг. Процесс расширения пересекает пограничную кривую в точке с

энтальпией h = 2723 кДж/кг (при x = 1), и тогда «влажная» часть процесса рас-

ширения H вл = 97,5 кДж/кг.

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

44. Расход пара через 3-й отсек

 

 

 

 

 

D(3) = 2(DВД 2DНД ) D

= 2(43,32 + 12,5) – 1,76 = 109,9 кг/с,

 

0

 

 

0

 

д

 

 

 

 

 

а средний для отсека удельный объем

 

 

 

 

 

v

(vсмvЦНД )0,5

(0,371 1,057)0,5 0,626 м3 / кг .

ср

zt

zt

 

 

 

 

 

 

 

 

45. Коэффициент, учитывающий влажность, определяем по соотношению

k 1 0,8(1 γ

 

 

)

γ0 γк

 

H0вл

1 0,8

0,02

 

97,5

0,997,

в.у.

 

 

 

 

вл

 

2

 

 

H0 (3)

2

 

240,8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где учтено отсутствие системы влагоудаления (γв.у. 0),

влажность перед отсе-

ком γ0 0, а влажность в конце действительного процесса расширения для первого приближения принята равной γк 0,02.

 

 

 

33

 

 

 

46. Относительный внутренний КПД 3-го отсека

 

 

 

0,2

 

 

 

 

H0 (3) 700

η0i (3) 0,92

 

 

 

 

1

 

20000

kвл

 

 

 

 

ср

 

 

 

 

 

D(3) v

 

 

 

 

 

 

 

 

0,2

 

 

240,8 700

 

 

 

 

0,92

 

 

1

 

 

 

0,997

0,893.

109,9 0,626

20000

 

 

 

 

 

 

 

 

47. Использованный теплоперепад 3-го отсека

H i (3) = 240,8·0,893 = 215,0 кДж/кг. 48. Внутренняя мощность 3-го отсека

Ni (3) D(3) Hi (3) = 109,9·215,0 = 23629 кВт. 49. Энтальпия пара на выходе из ЦВД

h0ЦНД = 2866,3 – 215,0 = 2651,3 кДж/кг.

50. Параметры h0ЦНД и р0ЦНД дают значение сухости за ЦВД х0ЦНД = 0,979,

т.е. влажность γк = 0,021. Так как ее отличие от принятого γк = 0,02 невелико, то уточнения расчетов по пп. 45 ÷ 48 не требуется.

51. Расход пара через один поток ЦНД (отсек 4)

D 4

D 3

 

109,9

54,95 кг/с.

2

 

2

 

 

 

52. Строя изоэнтропический процесс расширения пара в 4-ом отсеке

(рис. 10) до давления рк = 5 кПа, определяем энтальпию hktЦНД = 2158,8 кДж/кг.

Изоэнтропический теплоперепад отсека H 0 (4) = 492,5 кДж/кг. Весь процесс расширения протекает в области влажного пара.

53. Коэффициент, учитывающий влажность, определяем по соотношению

k

1 0,8(1 γ

 

)

γ0 γк

 

H0вл

1 0,8(1 0,15)

0,021 0,1

1

0,96,

в.у.

 

 

 

вл

 

2

 

H0 (4)

2

 

 

 

 

 

 

 

 

где учтено протекание всего процесса расширения в области влажного пара,

использование внутриканальной сепарации влаги ( γв.у. = 0,15), а влажность в

конце действительного процесса расширения в качестве 1-го приближения принята равной γк = 0,1 (в дальнейшем при необходимости это значение можно будет уточнить).

34

54. Потерю с выходной скоростью определяем по характеристике вы-

бранной последней ступени (прил. 4): Hв.с. = 16 кДж/кг и в соответствии с эм-

пирической зависимостью (6.48) из [2], относительный внутренний КПД 4-го отсека

 

 

 

H

0

(4) 400

 

 

H

в.с.

 

η0i (4) 0,87

1

 

 

 

 

kвл

 

 

 

10000

H0 (4)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

492,5 400

 

 

 

16

 

0,87

1

 

 

 

0,960

 

 

0,810.

10000

492,5

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 10. Процесс расширения пара в турбине двухконтурной ПГУ.

35

55. Использованный теплоперепад 4-го отсека

H i (4) = 492,5·0,810 = 398,9 кДж/кг.

56. Энтальпия пара на выходе из ЦНД

hк = 2651,3 – 398,9 = 2252,4 кДж/кг.

57. Параметры hк и рк дают значение сухости за ЦНД хк = 0,87, т.е. влаж-

ность γк = 0,13. Так как ее отличие от принятого значения существенно, то тре-

буется уточнение расчетов по пп. 51 ÷ 55. Приняв значение γк = 0,13, последо-

вательно получаем:

k 1 0,8(1 γ

 

)

γ0 γк

 

 

H0вл

 

 

1 0,8(1 0,15)

0,021 0,13

1

0,95;

в.у.

 

 

 

 

 

 

 

 

вл

 

 

2

 

 

 

H0 (4)

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

0

(4) 400

 

 

 

H

в.с.

 

 

 

 

η0i (4) 0,87 1

 

 

 

 

kвл

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10000

 

 

H0 (4)

 

 

 

 

 

 

 

492,5 400

 

16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,87

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,950

 

 

 

0,802;

 

 

 

10000

 

 

 

492,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H i (4) = 492,5·0,802 = 395 кДж/кг;

 

 

 

 

 

 

 

hк

= 2651,3 – 395 = 2256,3 кДж/кг.

 

 

 

 

 

Тогда значение сухости за ЦНД хк = 0,874, т.е. влажность γк = 0,126, что практически совпадает с принятым выше. Значение энтропии sк = 7,4 кДж/(кг·К).

58. Внутренняя мощность ЦНД

NiЦНД Ni (4) D(3) Hi (4) = 109,9·395 = 43410,5 кВт.

59. Внутренняя мощность ЦВД

NiЦВД Ni (1) Ni (2) Ni (3) = 28427 + 20672 + 23629 = 72728 кВт. 60. Внутренняя мощность паровой турбины

NiПТ = 72728 + 43410,5 = 116139 кВт.

61. В соответствии с (2.23), электрическая мощность паровой турбины

NэПТ NiПТ ηмех ηэг = 116139·0,98·0,99 = 112678 кВт.

36

3.5.Определение экономических показателей парогазовой установки

62.Абсолютный электрический КПД ПТУ

 

 

ПТУ

 

 

 

NэПТ

 

 

112678

 

 

 

 

ηэ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,323.

 

 

 

2QКУ

2

174450

 

 

 

 

 

 

 

 

 

63.

Абсолютный электрический КПД ПСУ находим по (2.26):

 

 

ηПСУ ηПТУη

КУ

= 0,323·0,833 = 0,269.

 

 

э

 

 

э

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

64.

Электрическая мощность ПГУ определяется по (2.24):

 

N ПГУ 2N ГТУ

N

ПТ = 2·100000 + 112678 = 312678 кВт.

 

э

э

 

 

 

э

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

65.

Теплота, подведенная в камеру сгорания одной ГТУ

 

 

Q

 

NэГТУ

 

100000

285714 кВт.

 

 

 

 

 

 

 

 

КС

 

 

ηГТУ

 

 

 

 

 

0,35

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

э

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

66.

Абсолютный электрический КПД брутто ПГУ

 

 

ηПГУ

NэПГУ

 

 

 

312678

0,547.

 

 

 

 

 

 

 

 

э

 

 

 

 

2QКС

 

 

 

 

2 285714

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

37

4. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ

САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

1. Перечислите основные функциональные блоки тепловой схемы ко-

тельной установки.

2.Для каких целей и где применяются котлы-утилизаторы теплоты?

3.Перечислите классификацию паровых турбин в зависимости от вели-

чины входного давления водяного пара.

4.От каких параметров зависит расход греющего пара в турбинах НД?

5.От чего зависит величина расхода топливного газа в ГТУ?

6.У какой установки абсолютный электрический КПД имеет большее численное значение: парогазовой или паросиловой? Почему?

38

ПРИЛОЖЕНИЯ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица П.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Номер

Плотность

Химический состав топливного газа (в

Номер

Число

Тип

Источник

Давления в

Давление в

топливного

 

процентах по объему)

 

ГТУ в

ГТУ в

питания

деаэраторе,

конденсаторе,

задания

 

 

котла

газа, кг/нм3

CH4

C2H6

C3H8

C4H10

CO2

N2

прил. 2

ПГУ

деаэратора

МПа

кПа

 

 

1

0,654

98,9

0,13

0,01

0,01

0,08

ост.

1

2

Вертик.

Контур НД

0,6

5,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

0,656

99,0

0,10

0,03

0,04

0,06

ост.

1

1

Горизон.

Контур НД

0,65

5,4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

0,670

98,5

0,12

0,02

0,04

0,08

ост.

2

1

Вертик.

Контур НД

0,63

6,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

0,660

98,8

0,11

0

0,03

0,05

ост.

2

2

Вертик.

Контур НД

0,61

6,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

0,669

98,6

0,12

0,015

0,035

0,07

ост.

3

1

Горизон.

Контур НД

0,65

5,4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

0,654

98,8

0,13

0,025

0,044

0,065

ост.

3

2

Вертик.

Контур НД

0,61

6,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

0,653

98,6

0,14

0,01

0,035

0,07

ост.

4

1

Горизон.

Контур НД

0,64

6,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

0,670

98,5

0,12

0,02

0,044

0,065

ост.

4

2

Вертик.

Контур НД

0,62

5,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

0,654

98,8

0,14

0,01

0,03

0,06

ост.

5

1

Вертик.

Контур НД

0,55

4,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

0,656

98,7

0,11

0,03

0,01

0,08

ост.

5

2

Вертик.

Контур НД

0,58

5,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11

0,653

98,5

0,13

0,02

0,04

0,06

ост.

5

3

Вертик.

Контур НД

0,6

6,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

0,654

98,8

0,14

0

0,04

0,08

ост.

6

1

Горизон.

Контур НД

0,62

4,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13

0,651

98,9

0,12

0,01

0,03

0,05

ост.

6

2

Вертик.

Контур НД

0,64

5,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14

0,656

98,5

0,14

0,03

0,04

0,06

ост.

6

3

Горизон.

Контур НД

0,66

6,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15

0,651

98,6

0,11

0,02

0,04

0,08

ост.

7

2

Вертик.

Контур НД

0,6

5,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

0,654

98,8

0,13

0

0,035

0,07

ост.

7

1

Горизон.

Контур НД

0,65

5,4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17

0,660

98,9

0,14

0,015

0,044

0,065

ост.

8

1

Горизон.

Контур НД

0,65

5,4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18

0,655

98,6

0,13

0,025

0,035

0,07

ост.

8

2

Вертик.

Контур НД

0,61

6,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

19

0,656

98,8

0,12

0,01

0,044

0,065

ост.

9

1

Вертик.

Контур НД

0,63

6,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20

0,651

98,5

0,13

0,02

0,01

0,08

ост.

9

2

Вертик.

Контур НД

0,61

6,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21

0,660

99,0

0,11

0,01

0,04

0,06

ост.

10

1

Горизон.

Контур НД

0,62

5,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22

0,656

98,6

0,14

0,03

0,04

0,08

ост.

10

2

Вертик.

Контур НД

0,64

5,4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

39

Таблица П.2

Некоторые показатели мощных отечественных и зарубежных энергетических ГТУ (частота вращения 50 с-1, температура воздуха на входе 15 °С, давление 101,3 кПа)

 

 

Электрическая

Электриче-

Температура

Расход воз-

Номер

Изготовитель и тип

духа через

мощность

ский КПД

уходящих

задания

ГТУ

компрессор

N ГТУ , МВт

ГТУ ηГТУ , %

газов, θd ,°С

 

 

э

э

 

Gв , кг/с

1

"Сатурн", ГГЭ-110

110,0

36,0

517

357,0

 

 

 

 

 

 

2

ЛМЗ, ГГЭ-160

161,0

34,5

538

514,0

 

 

 

 

 

 

3

ABB, GT13E2

165,1

35,7

524

532,5

 

 

 

 

 

 

4

ЛМЗ – «Авиадвига-

178,0

36,3

547

525,0

тель», ГТЭ-180

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

Siemens, V64.3A

70,0

36,5

571

190,2

 

 

 

 

 

 

6

GE, MS6001FA

70,1

34,2

597

198,0

 

 

 

 

 

 

7

АББ, GT13E2

165,1

35,7

524

532,0

 

 

 

 

 

 

8

GE, MS9001E

123,4

33,8

530

404,0

 

 

 

 

 

 

9

GE, MS9002EC

169,2

34,9

558

499,0

 

 

 

 

 

 

10

Сименс, V94.3

222,0

36,2

550

624,0

 

 

 

 

 

 

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]