- •1. Расчет идеального цикла ренкина.
- •1.1. Определение параметров рабочего тела во всех характерных точках идеального цикла.
- •1.2. Определение энергетических параметров для всех процессов, составляющих цикл (∆u, ∆I, l, l’, qe, ∆ex).
- •1.3. Определение кпд идеального цикла Ренкина.
- •2. Расчет реального цикла ренкина.
- •2.1. Определение параметров рабочего тела во всех узловых точках.
- •2.2. Определение энергетических параметров для всех процессов, составляющих реальный цикл.
- •Проверка.
- •2.3. Определение кпд реального цикла.
- •3. Определение величины диссипации энергии, потерь эксергии, эксергетического кпд турбины.
- •3.1 Составление уравнения эксергетического баланса для реального цикла
- •4. Определение расхода охлаждающей воды в конденсаторе.
- •5. Расчет идеального цикла ренкина с промежуточным перегревом пара
- •5.1. Параметры узловых точек и процессы цикла.
- •6.1. Параметры в узловых точках цикла и процессы цикла.
- •Точка 9'
- •Точка 9
- •Проверка.
- •Список использованной литературы
1.2. Определение энергетических параметров для всех процессов, составляющих цикл (∆u, ∆I, l, l’, qe, ∆ex).
ПРОЦЕСС 1-2 – адиабатное (изоэнтропное, обратимое) повышение давления в насосе.
знак «–» означает что работа затрачивается
, т.к. тепло в процессе не подводится и не отводится от рабочего тела.
ПРОЦЕСС 2-3 - изобарный подогрев воды в котле.
, т.к. , а P=const
ПРОЦЕСС 3-4 - изобарное испарение воды в котле.
ПРОЦЕСС 4-5 - изобарный перегрев пара в пароперегревателе.
ПРОЦЕСС 5-6 – адиабатное (обратимое) расширение пара в турбине.
ПРОЦЕСС 6-1 - изобарное охлаждение влажного пара в конденсаторе до
состояния насыщения воды при t=36,46о С(T=309,76 K)
1.3. Определение кпд идеального цикла Ренкина.
Термодинамический КПД цикла рассчитывается по формуле , гдеq1 – количество теплоты, подведённое в цикле к рабочему телу; q2 – количество теплоты, отводимое от рабочего тела.
Определим величины и
КПД определяется как:
или 46,09 % - КПД идеального цикла
Ренкина без регенерации.
2. Расчет реального цикла ренкина.
Схема установки остаётся без изменения, изменяется процесс в турбине – адиабатный, неизоэнтропный, остальные процессы в первом приближении сохраняем обратимыми.
P-v, T-s диаграммы реального цикла Ренкина:
2.1. Определение параметров рабочего тела во всех узловых точках.
Появилась одна дополнительная точка.
ТОЧКА 6g
Внутренний адиабатный КПД турбины:
, отсюда можем определить:
Давление
По таблицам [2] определяем:
Степень сухости:
Другие точки данного цикла такие же, как и для идеального цикла.
2.2. Определение энергетических параметров для всех процессов, составляющих реальный цикл.
Процессы, которыми реальный цикл отличается от идеального, являются процессы 5-6g и 6g-1
ПРОЦЕСС 5-6g – адиабатное (необратимое) расширение в турбине в реальном цикле.
Работу расширения находим из уравнения первого закона термодинамики для ТДС:
где (для адиабатного процесса,)
, где , аTси5-6g – среднеинтегральная температура в процессе 5-6g (в первом приближении реальный процесс 5-6g заменим политропным)
Тогда
ПРОЦЕСС 6g-1 – изобарное охлаждение влажного пара в конденсаторе:
Проверка.
Проверим правильность определения параметров реального и идеального циклов из условий: ,,,
Для идеального цикла получим:
Для реального цикла получим:
Условия выполняются.
2.3. Определение кпд реального цикла.
Определим КПД цикла по формуле:
где l’Т – работа турбины, определяется как: l’Т=l’5-6д=i5-i6g;
l’Н – работа насоса, определяется как l’Н =l’1-2=i2-i1; получим
или 38,65%
3. Определение величины диссипации энергии, потерь эксергии, эксергетического кпд турбины.
Диссипация энергии – это рассеяние энергии потока, вследствие трения и переход этой энергии в тепло трения.
Эксергия потока тепла q, отдаваемого телом с температурой T, определяется как: , гдеT0 – температура окружающей среды. Если в элементе установки производится полезная работа lполез, то потеря работоспособности рабочего тела:
∆l=[(exвх+exq вх)-exвых]-lполез,
где exвх – эксергия потока на входе в элемент; exвых – эксергия потока на выходе из элемента.
В турбине нет теплового источника, тогда
∆l=(exвх+exвых)- lполез.
Потери эксергии обусловлены трением, теплообменом при конечной разности температур, потери тепла элементом.
Определим значение эксергетического КПД для оценки термодинамического совершенства турбины: