МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ

ГОУ ВПО «УДМУРТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ФИЗИКО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКИ

КУРСОВАЯ РАБОТА

по курсу “Теоретические основы теплотехники”

Раздел I. “Техническая термодинамика”

Проверил: Бартенев О.А.

Выполнил: Нурисламов А.В. ст. гр. 34-31

Ижевск 2010 Содержание:

Задача №1 3

Определение параметров 4

Определение КПД 7

Определение средней температуры подвода теплоты в цикле ПТУ с промежуточным перегревом пара 7

Определение мощности ПТУ 8

Определение удельного расхода пара турбоустановки 9

Определение удельного расхода условного топлива ПТУ 9

Ответ№1 10

Задача №2 11

Определение параметров 12

Определение температуры отбора 13

Определение КПД цикла ПТУ с одним регенеративным подогревателем 16

Определение мощности ПТУ 17

Определение удельного расхода пара турбоустановки 17

Определение удельного расхода условного топлива ПТУ 18

Определение α и сравнение полученного значения с данным α 18

Ответ №2 19

Список литературы 20

Задача №1.

Рассчитать мощность, термический и внутренний КПД цикла, N_пту , удельный расход пара и условного топлива для турбоустановки с промежуточным перегревом пара. Определить T_1ср , N_твд , N_тнд , X_2д , X_4д .

Построить цикл в T-S, h-S диаграммах. Технологическая схема.

Задано: Начальные параметры водяного пара p₁ = 10,00 МПа, Т₁ = 540,0 °С. Конечное давление пара р_к = 0,0050 МПа. Параметры пара после промежуточного перегрева р_п = 1,500 МПа , Т_п = 540,0 °С. Расход пара в голову турбины D=250,0 кг/с. Относительное внутреннее КПД турбины и насоса η_0i^Т = 100,00 %, η_0i^Н = 100,00 %.

I. Определение параметров пту с промежуточным перегревом пара.

Точка 1.

По известным p₁ =10,00 МПа и Т₁ = 540 °С по таблице Александрова А.А. "Термодинамические свойства воды и перегретого пара" определяем значение энтальпии h₁ и энтропии S₁ перегретого пара:

h₁ = 3476,9 кДж/кг

S₁ = 6,7277 кДж/кг∙К

Точка 3.

По заданным р_п = 1,5 МПа и Т_п = 540 °С по таблице Александрова А.А. "Термодинамические свойства воды и водяного пара" определяем значение энтальпии h_п и энтропии S_п перегретого пара после промежуточного перегрева:

h₃ = 3561,4 кДж/кг

S₃ = 7,6823 кДж/кг∙К

Точка 4.

Зная конечное давление пара р_к = 0,005 МПа, по таблице Александрова А.А. "Термодинамические свойства воды и водяного пара" определяем:

h'₄ = 137,77 кДж/кг; h"₄ = 2560,8 кДж/кг

S'₄ = 0,4763 кДж/кг ∙К; S"₄ = 8,3939 кДж/кг∙К

S"₄ – S'₄ = 7,9177 кДж/кг∙К

υ′₄ = 0,0010053 м³/кг

t_4S = 32,88 °С

r = 2423

Для нахождения энтальпии в Т.4 определяем степень сухости х4.

где энтропия S₄ равна энтропии перегретого пара S₃ в т.3(считаем изоэнтропный процесс 3 – 4 обратимым).

S₄ = S₃ = 7,6823 кДж/кг∙К

= 0,9101

h₄ = h'₄ + х₄ ∙ r = 137,77 + 0,9101∙ 2423 = 2342,94 кДж/кг

В процессе адиабатного расширения пара в турбине при наличии трения энтропия возрастает. Вычислим действительное значение энтропии S_4д и энтальпии h_4д , а также степень сухости х_4д в следствии необратимости процесса расширения пара в турбине.

Зная относительный внутренний КПД турбины низкого давления

η_0i^ТНД = 100 %, определим действительное значение энтальпии пара h_4д в точке 4д.

,

откуда получим:

h_4д = h₃ – η_0i^ТНД(h₃ – h₄) =3561,4 – 1∙(3561,4 – 2342,94) = 2342,94 кДж/кг

Степень сухости х_4д находим по формуле:

= 0,910

С учетом того, что х_4д определяется как:

,

найдем из этого соотношения действительное значение энтропии S_4д:

S_4д = х_4д(S"₄ – S'₄) + S'₄ = 0,910·7,9176 + 0,4763 = 7,6813 кДж/кг∙К

Точка 2.

По известному давлению пара р_п = 1,5 МПа и равенству энтропий в обратимом изоэнтропном процессе 1 – 2 (S₁ = S₂ = 6,7277 кДж/кг∙К) по таблице Александрова А.А. "Термодинамические свойства воды и перегретого пара" определяем значение энтальпии h₂ и температуру пара Т₂ в точке 2:

h₂ = 2940 кДж/кг

Т₂ = 252 °С

В процессе адиабатного расширения пара в турбине высокого давления при наличии трения энтропия возрастает. Вычислим действительное значение энтропии S_2д и энтальпии h_2д , а также степень сухости х_2д в следствии необратимости процесса расширения пара в турбине.

Зная относительный внутренний КПД турбины высокого давления

η_0i^ТВД = 100 % , определим действительное значение энтальпии h_2д пара в точке 2д:

,

откуда получим:

h_2д = h₁ – η_0i^ТВД(h₁ – h₂) = 3476,9 – 1∙(3476,9 – 2940) = 2940 кДж/кг

Степень сухости х_2д:

= 1,0766,

где =2790,8 и =843,4 значение энтальпии на правой и левой пограничной кривой соответственно, найденные по таблице Александрова А.А. "Термодинамические свойства воды и водяного пара" при давлении пара р_п = 1,500 МПа.

Т.к степень сухости в точке 2д больше 1, находим значение энтропии по таблице Александрова А.А. "Термодинамические свойства воды и водяного пара" методом интерполяции:

S_2д = 6,7566 кДж/кг∙К,

Точка 5.

Значение энтальпии h₅ определяется как:

h₅ = h'₄ + l_н,

где l_н – техническая работа насоса, которая равна:

l_н = υ′₄(р₁ – р_к) = 0,0010053 ((10 - 0,005) ∙ 10⁶) = 10,0479 кДж/кг

получаем h₅ = 137,77 + 10,0479 = 147,8179 кДж/кг

Увеличение энтропии системы в результате необратимости адиабатного процесса 4 – 5 в насосе подчитывается следующим образом:

,

откуда получаем, что действительное значение энтальпии воды h_5д за счет потерь тепла на трение в насосе составляет:

h_5д = = 137,77 + = 147,8179 кДж/кг

Действительное значение энтропии S_5д методом интерполяции найдем по таблице Александрова А.А. "Термодинамические свойства воды и перегретого пара" по давлению p₁ =10,00 МПа и h_5д = 147,8179 кДж/кг:

S_5д = 0,4755 кДж/кг∙К

И значение температуры при этом равно Т_5д = 32,897 °С.