- •Министерство образования, науки, молодёжи и спорта украины
- •Оглавление
- •3.1 Общий анализ термодинамических процессов в реальном газе 38–39
- •Введение
- •1. Термодинамические процессы в идеальном газе
- •1.2. Политропное расширение, изобарное сжатие и изохорный подвод теплоты
- •1.3. Изохорный подвод теплоты, изобарное расширение и политропное сжатие
- •1.4. Адиабатное сжатие, изохорный подвод теплоты, изобарное и политропное расширение
- •2. Расчет и исследование термодинамических циклов двигателей внутреннег сгорания и газотурбинных установок
- •2.1. Термодинамический цикл двс со смешанным подводом теплоты
- •2.2. Термодинамические циклы газотурбинных установок
- •2.2.1. Простой цикл гту
- •2.2.2. Цикл с регенерацией теплоты
- •2.2.3. Цикл с двухступенчатым сжатием и промежуточным охлаждением воздуха
- •2.2.4. Цикл с двухступенчатым сжатием и промежуточным охлаждением воздуха и регенерацией теплоты
- •3. Расчет термодинамических процессов в реальном газе
- •3.1. Общий анализ термодинамических процессов в реальном газе
- •3.2. Изохорный процесс
- •3.3. Изобарный процесс
- •3.4. Изотермический процесс
- •3.5 Изоэнтропный процесс
- •3.6. Процесс дросселирования
- •3.7. Процесс течения
- •4. Расчет и исследование термодинамических циклов паротурбинных установок
- •4.1. Установка, работающая по циклу Ренкина
- •4.2. Паротурбинная установка с промежуточным перегревом пара
- •4.3. Установки с регенеративным подогревом питательной воды
- •4.3.1. Пту с регенеративным подогревом питательной воды в подогревателе смесительного типа
- •4.3.2. Пту с регенеративным подогревом питательной воды в подогревателе поверхностного типа
- •4.3.3. Пту с промежуточным перегревом пара и регенеративным подогревом питательной воды в поверхностном и смесительном подогревателях
- •4.3.4. Исследование влияния последовательности использования типов регенеративных подогревателей на эффективность пту
- •5. Термодинамика влажного воздуха
- •5.1. Основные понятия, определения и соотношения, характеризующие термодинамические свойства влажного воздуха
- •5.2. Примеры расчета процессов тепломассообмена во влажном воздухе
- •6. Методические указания по выполнению лабораторных работ
- •Изотермического процесса.
- •Контрольные вопросы
- •Контрольные вопросы
- •Образец
4.2. Паротурбинная установка с промежуточным перегревом пара
Промежуточный (вторичный) перегрев пара используется для повышения степени сухости пара в последних ступенях турбины, а также для повышения термического КПД ПТУ. Первый эффект имеет место всегда, а второй (повышение ) — только при условии, что средняя температура подвода теплоты в цикле2-7-8-9-2, дополняющем базовый цикл Ренкина, выше средней температуры подвода теплоты в базовом цикле 1-2-3-4-5-6-1 (см. рис.4.2). Проверим это утверждение путем расчета и анализа соответствующего цикла.
Задача. В паротурбинной установке, работающей при начальних параметрах пара p1 = 6,0 МПа и t1 = 600°С , применён промежуточный перегрев пара при давлении 0,6 МПа до температуры 550°С. Давление пара в конденсаторе р2 = 0,004 МПа.
Изобразить принципиальную схему установки и цикл на энтропийных и p,v диаграммах. Определить термический КПД установки, удельные расходы пара, теплоты и топлива, а также мощность установки с учётом работы насоса, если часовой расход пара составляет 950 кг/час.
Сделать вывод об изменении КПД установки и условий работы последних ступеней паровой турбины по сравнению с циклом Ренкина. Задачу решить с помощью таблиц свойств воды и водяного пара.
Рис.4.2. Принципиальная схема и термодинамический цикл ПТУ с промежуточным перегревом пара.
На схеме: 1 – паровой котел, 2 – первичный пароперегреватель; 3 – вторичный (промежуточный) пароперегреватель; 4 – турбина высокого давления ТВД; 5 – турбина низкого давления ТНД; 6 – редуктор: 7 – гребной винт; 8 – конденсатор; 9 – насос1 – паровой котел; 2 – первичный пароперегреватель; 3 – вторичный (промежуточный) пароперегреватель; 4 – турбина высокого давления ТВД; 5 – турбина низкого давления ТНД; 6 – редуктор: 7 – гребной винт; 8 – конденсатор; 9 – питательный насос.
Решение
На рис. 4.2. цикл 1-7-8-9-3-4-5-6-1 является циклом с промежуточным перегревом пара. Точка 2 не является его характерной точкой, а относится к базовому циклу Ренкина, с которым сравнивается исследуемый. Поскольку начальные параметры пара и его давление в конденсаторе совпадают с данными предыдущей задачи, термодинамические свойства воды и пара в точках 1, 2, 3, 4, 5, 6 такие же, как и ранее определённые. Поэтому для расчета данного цикла достаточно определить свойства в точках 7, 8, 9.
Точка 7. Используя условие p7 = 6 бар, и s7 = s1 = 7,1673 кДж/(кг·К), по данным [3], стр. 95 рассчитываем коэффициент интерполяции
Тогда энтальпия пара в точке 7
Точка 8. Из условия p8 = p7 = 6 бар, и t8 = 550°С по таблицам [3], стр. 95: определяем значения h8 = 3590,8 кДж/кг и s8 = 8,1382 кДж/(кг·К).
Точка 9. Из условия s9 = s8 = 7,1673 кДж/(кг·К) и p9 = р2 = 0,04 бар, рассчитываем степень сухости влажного пара в точке 9
,
где значения s'' и s' взяты по [3], стр. 62.
Тогда энтальпия влажного пара
Термический КПД исследуемого цикла с учётом работы насоса lн= =6,02 кДж/кг (см. предыдущую задачу):
Удельный расход пара на 1 кВт·ч:
Удельный расход теплоты:
Удельный расход топлива:
Мощность:
Относительное повышение термического КПД цикла установки с промежуточным перегревом пара по сравнению с базовым циклом Ренкина, данные для которого приведены на стр…..
Относительное уменьшение удельного расхода пара по сравнению с базовым циклом Ренкина
Относительное уменьшение удельного расхода теплоты по сравнению с базовым циклом Ренкина
Относительное уменьшение удельного расхода топлива по сравнению с базовым циклом Ренкина
Относительное увеличение удельной работы 1 кг пара по сравнению с базовым циклом Ренкина
Вывод: условия работы последних ступеней ПТУ благодаря промежуточному перегреву пара улучшились, так как влажность пара значительно уменьшилась (до 4,2 %) по сравнению с соответствующей характеристикой базового цикла Ренкина (16,2 %). Термический КПД увеличился на 4,38%, что обусловило соответствующие уменьшения расходов теплоты и топлива.