Практическое занятие №2.Расчет цикла Ренкина пту и цикла пгу
Задача 2-1. Определить термический КПД паротурбинной установки (ПТУ), работающей по циклу Ренкина. Паровая турбина мощностью N = 50 МВт работает при р1 = 90 бар, t1 = 500 оС. Давление в конденсаторе р2 = 0,04 бара. Найти удельный и часовые расходы пара.
По h-s диаграмме для начальных параметров пара находим энтальпию пара h1 = 3394 кДж/кг; в конце адиабатного расширения до р2 = 0,04 бара, h2 = 2015 кДж/кг, h'к = свtк = 4,19·29=122 кДж/кг; tк = f(pz), для р2 = 0,04 бара tк = 29 оС.
Термический КПД цикла Ренкина
Удельный расход пара
кг/кВт·ч
Часовой расход пара
кг/ч = 131 т/ч
Задача
2-2. Параметры пара перед паровой
турбиной:
=
90 бар,
= 500 оC. Давление в
конденсаторе
= 0,04 бара.
Определить состояние пара после
расширения в турбине, если её относительный
внутренний КПД
.
РЕШЕНИЕ:
Располагаемый адиабатный перепад теплоты равен
,
кДж/кг.
Действительный теплоперепад
,
кДж/кг.
Энтальпия пара за турбиной
=
,
кДж/кг.
Проведя в h-s
диаграмме линию постоянной энтальпии
,
находим в пересечении с изобарой
точку 2
,
для которой степень сухости x.
Задача 2-3. Сравнительными расчетами показать влияние начальных параметров пара и конечного давления на экономичность паротурбинной установки (ПТУ), работающей по циклу Ренкина. Исходные данные: р0 = 24 МПа, 15 МПа, 4 МПа; t0 = 570 оС, 480 оС, 250 оС; Рк = 4кПа, 6 кПа, 3 кПа.
Указание. Найти термический КПД ПТУ и теоретический расход теплоты:
,
кг/кВт·ч
,
кДж/ кВт·ч
Результаты расчетов анализируются. Нужно показать целесообразность пара высоких параметров.
Задача 2-4. В цикле ПТУ начальные параметры пара р0 = 16 бар и t0 = 400 оС. Давление в конце адиабатного расширения рк = 1,1 бара. Определить термический КПД и работу расширения 1 кг пара.
Задача 2-5. Сравнить термический КПД и коэффициенты использования теплоты К0 для конденсационной и теплофикационной ПТУ. Для обеих установок параметры пара перед турбинами: р1 = 60 бар, t1 = 500 оС. Для конденсационной установки давление в конденсаторе р2к = 0,04 бара, а для теплофикационной установки противодавление р2т = 1,2 бара.
Практическое занятие №3. Расчет показателей экономичности кэс и тэц
Задача 3-1. Составить тепловой
баланс, определить КПД и расход
натурального и условного топлива для
котельного агрегата: паропроизводительность
котла Д = 230 т/ч, давление пара Рк
= 10 МПа (100 бар), температура перегретого
пара tп = 510°С,
температура питательной воды tп.в.
= 215°С, теплота сгорания угля
= 15300 кДж/кг, сжигается в камерной топке
в пылевидном состоянии.
Потери теплоты от химической неполноты сгорания q3 = 0,5%, от механического недожога q4 = 2,5%, потери тепла в окружающую среду q5 = 0,5%, потери тепла с уходящими газами q2 = 7,2%.
РЕШЕНИЕ. Составим тепловой баланс котельного агрегата
100 = q1 + q2 + q3 + q4 + q5
Полезно использованное тепло топлива
q1 = 100 - ∑qпот = 100 – (q2 + q3 + q4 + q5) =
= 100 – (7,2 + 0,5 + 2,5 + 0,5) = 89,3%
КПД котельного агрегата
89,3%
Часовой расход натурального топлива
кг/ч
Часовой расход условного топлива (
= 29300 кДж/кг)
кг/ч
Задача
3-2. Паровая турбина мощностью
N = 12000 кВт работает при
начальных параметрах
=
80 бар и
=
450 оC. Давление в
конденсаторе
=
0,04 бара. В котельной установке, снабжающей
турбину паром, сжигается уголь с теплотой
сгорания
= 25 МДж/кг. КПД котельной установки равен
= 0,8. Температура питательной воды
=
90 оС.
Определить производительность котельной установки и часовой расход топлива при полной нагрузке паровой турбины и условии, что она работает по циклу Ренкина.
Задача 3-3. На заводской ТЭЦ установлены две паровые турбины с противодавлением мощностью N = 4000 кВт каждая. Весь пар из турбины направляется на производство, откуда он возвращается обратно в котельную в виде конденсата при температуре насыщения.
Турбины работают с полной нагрузкой при следующих параметрах пара: = 35 бар, = 435 оC, = 1,2 бара.
Установка работает по циклу Ренкина,
определить часовой расход топлива, если
КПД котельной
0,84, а теплота сгорания топлива
28500 кДж/кг.
Задача 3-4. Для условий предыдущей задачи подсчитать расход топлива в случае, если вместо комбинированной выработки электрической и тепловой энергии на ТЭЦ будет осуществлена раздельная выработка электроэнергии в конденсационной установке и теплоты в котельной низкого давления.
Конечное
давление пара в конденсационной установке
принять
= 0,04 бара. КПД котельной низкого давления
принять тот же, что для котельной высокого
давления,
.
Определить для обоих случаев коэффициент использования теплоты.
Задача 3-5. За τ = 20 ч работы электростанции сожжено В = 62 т каменного угля, имеющего теплоту сгорания = 28900 кДж/кг.
Определить среднюю мощность станции, если в электрическую энергию превращено 20 % теплоты, полученной от сгорания топлива.
РЕШЕНИЕ:
Количество теплоты, превращенной в электрическую энергию
=
62 · 103 · 28,9 · 103 · 0,2 = 354,6 · 106
кДж.
Эквивалентная ему электроэнергия или работа
кВт·ч.
Средняя электрическая мощность станции
кВт.
Задача 3-6. Определить удельный
расход теплоты на выработку 1 МДж
электроэнергии (для условного топлива)
для КЭС с тремя турбогенераторами
мощностью
кВт
каждый и с коэффициентом использования
установленной мощности
,
если станция израсходовала
кг/год
каменного угля с низшей теплотой сгорания
кДж/кг.
Задача 3-7.
Теплоэлектроцентраль израсходовала
кг/год
каменного угля с низшей теплотой сгорания
кДж/кг,
выработав при этом электроэнергии
кДж/год
и отпустив теплоты внешним потребителям
кДж/год.
Определить
КПД ТЭЦ брутто и нетто по выработке
электроэнергии и теплоты, если расход
электроэнергии на собственные нужды 6
% от выработанной энергии, КПД котельной
установки
и расход топлива на выработку электроэнергии
для собственных нужд B
кг/год.
Определить удельные расходы условного
топлива на выработку 1 МДж электроэнергии
и 1 МДж теплоты.
РЕШЕНИЕ:
Расход топлива на выработку отпущенной теплоты
,
кг/год.
Расход топлива на выработку электроэнергии
,
кг/год.
КПД ТЭЦ брутто по выработке электроэнергии
.
КПД ТЭЦ брутто по выработке теплоты
.
Количество отпущенной электроэнергии
;
,
кДж/год.
КПД ТЭЦ нетто по отпуску электроэнергии
.
КПД ТЭЦ нетто по отпуску теплоты
.
Удельный расход условного топлива на выработку 1 МДж электроэнергии
,
кг/МДж.
Удельный расход условного топлива на выработку 1 МДж теплоты
,
кг/МДж.