Задача 9.

Две пароэнергетические установки, работающие по циклу Ренкина, используя пар разных параметров, значения которых приведены в таблице. Давление к конденсаторе в обоих случаях одинаково и равно = 0,02 МПа. Определить:

1. Начальные и конечные параметры пара сначала по h,s - диаграмме, а затем по таблицам термодинамических свойств водяного пара; результаты свести в таблицу.

2. Термический к.п.д. и теоретический удельный расход пара для обеих установок. Результаты сопоставить и сделать соответствующие выводы.

Расчет иллюстрировать схемой пароэнергетической установки (ПТЭУ) и изображением процессов в h,s - диаграмме.

Установка А: давление пара на входе в турбину = 1,8 МПа, степень сухости пара = 0,97.

Установка Б: давление пара на входе в турбину = 3,9 МПа и температура пара на входе в турбину = 360 .

Схема ПЭУ

Где: ПГ – парогенератор, в котором вода за счет подводимой теплоты , переходит в пар заданных параметров. ПТ – паровая турбина, в которой пар, адиабатно расширяясь от давления до , совершает полезную работу, вращая ротор турбины. К – конденсатор, в котором отработанный в турбине пар за счет отвода теплоты переходит в жидкую фазу. Н – насос, который подает воду из конденсатора в парогенератор. ЭГ – электрогенератор – потребитель энергии.

Установка А. – определение параметров пара по диаграмме h,s.

На пересечении изобары = 1,8 МПа с линией сухости пара = 0,97 определяем положение Точки 1;

Параметры пара на входе в турбину: давление = 1,8 МПа, температура = 208 , удельный объем = 0,118 /кг, энтальпия = 2740 кДж/кг, энтропия = 6,28 кДж/кг К, степень сухости = 0,97.

Из Точки 1 проводим перпендикуляр к оси S (так как процесс расширения пара в турбине адиабатный) и на пересечении с изобарой = 0,02 МПа определяем положение Точки 2;

Параметры пара на выходе из турбины: давление = 0,02 МПа, температура = 60 , удельный объем = 6 /кг, энтальпия = 2067,5 кДж/кг, энтропия = = 6,28 кДж/кг К – адиабатный процесс, степень сухости = 0,76.

Определение параметров пара по таблицам. Так как установка работает в области влажного пара, то параметры определяем по таблицам «Термодинамические свойства воды и водяного пара в состоянии насыщения» [1, стр. 326].

Точка 1. – параметры пара на входе в турбину: давление = 1,8 МПа, температура = 207,1 , удельный объем = 0,0011678 /кг, = 0,1104 /кг, энтальпия = 884,4 кДж/кг, = 2796 кДж/кг, энтропия = 2,397 кДж/кг К, = 6,379 кДж/кг К, степень сухости = 0,97.

Удельный объем = + ( - ) * = 0,0011678 + (0,1104 – 0,0011678) * 0,97 = 0,11 /кг.

Энтальпия = + ( - ) * = 884,4 + (2796 – 884,4) * 0,97 = 2738,6 кДж/кг.

Энтропия = + ( - ) * = 2,397 + (6,379 – 2,397) * 0,97 = 6,26 кДж/кг К.

Точка 2. – параметры пара на выходе из турбины: давление = 0,02 МПа, температура = 60 , энтропия = = 6,26 кДж/кг К – адиабатный процесс, удельный объем = 0,0010171 /кг, = 7,678 /кг, энтальпия = 251,1 кДж/кг, = 2609 кДж/кг, энтропия = 0,8311 кДж/кг К, = 7,9084 кДж/кг К, степень сухости = = = 0,771.

Удельный объем = + ( - ) * = 0,0010171 + (7,678 – 0,0010171) * 0,771 = 5,92 /кг.

Энтальпия = + ( - ) * = 251,1 + (2609 – 251,1) * 0,771 = 2069 кДж/кг.

Установка Б. – определение параметров пара по диаграмме h,s.

На пересечении изобары = 3,9 МПа с изотермой = 360 определяем положение Точки 1, через которую проводим вертикаль до пересечения с изобарой = 0,02 МПа и определяем положение Точки 2.

Параметры пара на входе в турбину – Точка 1: давление = 3,9 МПа, температура = 360 , удельный объем = 0,068 /кг, энтальпия = 3091 кДж/кг, энтропия = 6,6 кДж/кг К.

Параметры пара на выходе из турбины – Точка 2: давление = 0,02 МПа, температура = 60 , удельный объем = 6,5 /кг, энтальпия = 2336 кДж/кг, энтропия = = 6,6 кДж/кг К, степень сухости = 0,85.

Определение параметров пара по таблицам. Так как в установку поступает сухой перегретый пар, то температуры определяем по таблицам «Термодинамические свойства перегретого водяного пара» [1, стр. 330].

Точка 1. – параметры пара на входе в турбину: давление = 3,9 МПа, температура = 360 , удельный объем = 0,07313 /кг, энтальпия = 3089,4 кДж/кг, энтропия = 6,6 кДж/кг К.

Точка 2. – параметры пара на выходе из турбины: пар влажный и его параметры определяем по таблицам «Термодинамические свойства воды и водяного пара в состоянии насыщения»: давление = 0,02 МПа, температура = 60,08 , энтропия = = 6,6 кДж/кг К, удельный объем = 0,0010171 /кг, = 7,647 /кг, энтальпия = 251,4 кДж/кг, = 2609 кДж/кг, энтропия = 0,8321 кДж/кг К, = 7,907 кДж/кг К, степень сухости = = = 0,84.

Удельный объем = + ( - ) * = 0,0010171 + (7,647 – 0,0010171) * 0,84 = 6,42 /кг.

Энтальпия = + ( - ) * = 251,4 + (2609 – 251,4) * 0,84 = 2332 кДж/кг.

Таблиц параметров состояния рабочего тела в характерных точках цикла

Параметр	Установка А		Установка Б
	Диаграмма h,S	Таблица	Диаграмма h,S	Таблица
, МПа	1,8	1,8	3,9	3,9
,	208	207,1	360	460
, /кг	0,118	0,11	0,068	0,07313
, кДж/кг К	6,28	6,26	6,6	6,67
, кДж/кг	2740	2738,6	3091	3089,4
	0,97	0,97	ПП	ПП
, МПа	0,02	0,02	0,02	0,02
,	60	60,08	60	60,08
, /кг	6	5,92	6,5	6,42
, кДж/кг К	6,28	6,26	6,6	6,67
, кДж/кг	2067,5	2069	2336	2332
	0,76	0,771	0,85	0,84

Термический КПД и удельный расход пара :

Установка А: = 0,27, = 5,38 кг/кВт .

Установка Б: = 0,267, = 4,75 кг/кВт .

В установке Б термический КПД больше чем в установке А, а в установке А удельный расход пара больше чем в установке Б, следовательно увеличение начальных параметров пара при одинаковом давлении в конденсаторе повышает экономичность ПЭУ.

Циклы установок на диаграмме h,S.