Определение параметров в характерных точках

Точка 1: по заданным давлению p₁ и температуре t₁ находим удельный объем, энтальпию и энтропию:

p₁=0,10 МПа; t₁=30 ⁰C;

;

;

.

Таблица 2.2 Параметры в точке 1

Точка 2t: степени повышения давления σ = 6,2 и энтропии s_2t=s₁ находим давление, удельный объем и энтальпию:

s_2t= 0,10468 кДж/(кг∙К)

;

;

;

.

Таблица 2.3 Параметры в точке 2t

Точка 2: по давлению p₂=p_2t и внутреннему относительному КПД η_к процесса сжатия находим температуру, энтропию, удельный объем и энтальпию:

p₂=0,62 МПа;

;

;

.

Таблица 2.4 Параметры в точке 2

Точка 3: по давлению p₃=p₂ и температуре t₃ находим энтропию, удельный объем, и энтальпию:

p₃=0,62 МПа; t₃=1500 ⁰C;

;

;

.

Таблица 2.5 Параметры в точке 3

Точка 4_t: по давлению p_4t=p₁ и энтропии s_4t=s₃ находим температуру, удельный объем и энтальпию:

p_4t=0,10 МПа; s_4t=1,35529 (кДж/(кг∙К));

;

;

.

Таблица 2.6 Параметры в точке 4t

Точка 4: по давлению p₄=p_4t и внутреннему относительному КПД η_гт процесса расширения находим температуру, энтропию, удельный объем и энтальпию:

p₄=0,10 МПа;

;

;

;

Таблица 2.7 Параметры в точке 4

Аналогично рассчитываем параметры в характерных точках в цикле для различных степеней повышения давления σ. Результаты заносятся в таблицу 2.8

Таблица 2.8 Параметры в характерных точках цикла

Определение характеристик цикла

Теоретическая и действительная работы расширения 1кг газа:

;

;

Теоретическая и действительная работы сжатия 1кг газа:

;

;

Теоретическая и действительная удельные работы циклов (без учета расхода топлив):

;

;

Подведенная удельная теплота в цикле:

;

;

Коэффициент, учитывающий уменьшение подводимой теплоты по сравнению с теоретическим циклом:

;

Удельная работа сжатия теоретического цикла:

Термический КПД цикла:

;

Абсолютный внутренний КПД цикла:

.

Аналогично проведем расчеты для различных степеней повышения давления σ. Результаты занесем в таблицу 2.9

Таблица 2.9 Значения при различных степенях повышения давления

Из графиков видно, что максимальная работа цикла l_ц достигает при степени повышения давления σ = 12,2. Абсолютный внутренний КПД цикла η_i становится максимальным при σ = 46,2

Задание №3

Парогазовая установка (ПГУ) бинарного типа работает по следующей схеме (рис. 3.1): воздух с давлением p₁ и температурой t₁ сжимается в компрессоре (К) и подается в камеру сгорания (КС), в которую поступает соответствующее количество топлива. Образовавшиеся продукты сгорания с температурой t₃ направляются из КС в газовую турбину (ГТ). Расширяясь в турбине и производя работу, продукты сгорания понижают свою температуру и затем направляются в котел-утилизатор (КУ). Из КУ в паровую турбину (ПТ) поступает пар с давлением p_1п и температурой t_1п. Давление пара в конденсаторе (К) – p_2п. Конденсат отработавшего пара при давлении p_2п и температуре насыщения подается питательным насосом (ПН) обратно в КУ.

Рабочее тело газовой части считать идеальным газом с термодинамическими свойствами воздуха (с_p=1,0045 кДж/(кг∙К); k=1,40; R=0,287 кДж/(кг∙К)ермодинамическими свойствами воздуха ()льным насосом ()вою температуру). Механический КПД генератора принять равным η_мг=0,98

Рис. 3.1. Принципиальная схема парогазовой установки

Задание:

1. Для всех характерных точек установки определить параметры : давление p; температуру t; удельный объем ν; удельные энтальпию h и энтропию s; степень сухости х; полный расход рабочего тела.

2. Определить теоретический и действительный относительные расходы пара в КУ, а также действительные мощности ГТУ, ПТУ, ПГУ.

3. Рассчитать термический и абсолютный внутренний КПД цикла ПГУ, а также отдельно циклов ГТУ и ПТУ.

4. Полученные значения КПД сравнить и сделать выводы.

5. Изобразить термодинамический цикл бинарной ПГУ в T-s – координатах.

Решение задания № 3

Таблица 3.1 Исходные данные для расчета

№ варианта

Газовая часть

Паровая часть

p1, МПа

°C

t3, °С

t5, °С

σ, -

ηгт, -

ηк, -

G, кг/с

р1п, МПа

t1п, °С

р2п, МПа

ηпт, -

ηн, -

0,14

0,88

0,77

0,009

0,90

0,80

Расчет газовой части

Точка 1: по заданным давлению p₁ и температуре t₁ находим удельный объем, энтальпию и энтропию:

p ₁ = 0,14 МПа; t₁ = 30 ⁰C;

;

;

.

Таблица 3.2 Параметры в точке 1

Точка 2t: по заданной степени повышения давления σ и энтропии s_2t=s₁ находим давление, удельный объем и энтальпию:

s_2t = 0,0081080 кДж/(кг∙К)

;

;

;

.

Таблица 3.3 Параметры в точке 2_t

Точка 2 : по давлению p₂ = p_2t и внутреннему относительному КПД η_к процесса сжатия находим температуру, энтропию, удельный объем и энтальпию:

p₂ = 3,64 МПа;

;

;

;

.

Таблица 3.4 Параметры в точке 2

Точка 3: по давлению p₃ = p₂ и температуре t₃ находим энтропию, удельный объем, и энтальпию:

p₃ = 3,64 МПа; t₃ = 1550 ⁰C;

;

;

.

Таблица 3.5 Параметры в точке 3

Точка 4_t: по давлению p_4t = p₁ и энтропии s_4t = s₃ находим температуру, удельный объем и энтальпию:

p_4t = 0,14 МПа; s_4t = 0,87525 кДж/(кг∙К);

;

;

Таблица 3.6 Параметры в точке 4_t

Точка 4: по давлению p₄ = p_4t и внутреннему относительному КПД η_гт процесса расширения находим температуру, энтропию, удельный объем и энтальпию:

p₄ = 0,14 МПа;

;

;

;

Таблица 3.7 Параметры в точке 4

Точка 5: по давлению p₅ = p₄ и температуре t₅ находим энтальпию, удельный объем и энтропию:

p₅ = 0,14 МПа; t₅= 95 ⁰C;

;

Таблица 3.8 Параметры в точке 5

Теоретическая и действительная удельные работы расширения газовой части:

Теоретическая и действительная удельные работы сжатия газовой части

Теоретическая и действительная удельные работы газовой части парогазового цикла:

Подведенная теплота в газовой части парогазового цикла:

Термический КПД газовой части парогазового цикла:

Абсолютный внутренний КПД газовой части парогазового цикла:

Расчет паровой части

Точку 1_п определяем по заданным давлению p_1п =9 МПа и температуре

t_1п = 460 ­⁰C с использованием h-s диаграммы.

Таблица 3.9 Параметры в точке 1_п

Точку 2nt определяем по заданному конечному давлению p₂ и энтропии s_2nt=s₁ c использованием h-s диаграммы.

Таблица 3.11 Параметры в точке 2_пt

Точку 2п определяем с помощью расчета действительного процесса расширения пара в паровой турбине:

Из (1.1) определяем h_2п :

h_2п (кДж/кг)

По найденной h_2п и известному p_2п определим все остальные параметры точки 2п с использованием h-s диаграммы.

Таблица 3.12 Параметры в точке 2_п

Параметры точек 3_п, 4_пt, 4_п определим с помощью таблиц термодинамических свойств воды и водяного пара. Точку 3_п определяем по давлению p_3п = p_2п как жидкость, находящаяся в состоянии насыщения.

Таблица 3.13 Параметры в точке 3_п

Точку 4_пt определим по давлению p_4пt = p_1п и энтропии s_4пt=s_3п..

Таблица 3.14 Параметры в точке 4_пt

Из расчета действительного процесса сжатия воды в питательном насосе определим энтальпию точки 4_п :

h_4п= 183,28+(189,311-183,28)/0,8=190,81875 (кДж/кг)

По энтальпии h_4п и давлению p_4п = p_4пt определим все остальные параметры точки 4п.

Таблица 3.15 Параметры в точке 4_п

Работа расширения 1кг пара паровой части парогазового цикла:

Работа сжатия 1кг воды паровой части парогазового цикла:

Удельная работа паровой части парогазового цикла:

Подведенная удельная теплота в паровой части парогазового цикла:

Термический КПД паровой части парогазового цикла:

Абсолютный внутренний КПД паровой части парогазового цикла:

Теоретические и действительные расходы пара находятся из теплового баланса котла-утилизатора:

Действительные электрические мощности газовой и паровой частей:

Таблица 3.16 Параметры в характерных точках цикла

Действительная мощность парогазовой установки:

Термический КПД парогазового цикла:

Абсолютный внутренний КПД парогазового цикла:

Таблица 3.17 – Характеристики парогазовой установки

Вывод: Как видно из таблицы 3.3 комбинирование газового и парового циклов дает увеличение внутреннего абсолютного КПД, по сравнению с их работой отдельно друг от друга, также можно отметить, что действительная электрическая мощность газовой части больше чем паровой части и термический КПД цикла и абсолютный внутренний КПД цикла у газовой части также больше чем у паровой части.

Литература

1. А.Б. Дубинин, В.Н. Осипов. Термодинамика: методические указания к выполнению расчетно-графической работы, Саратов, СГТУ, 2006 г.

2. Техническая термодинамика / под ред. В. И. Крутова – М.: Высшая школа, 1991.

3. Андрющенко А. И. Основы технической термодинамики реальных процессов / А. И. Андрющенко – М.: Высшая школа, 1975.

4. Ривкин С. Л. Термодинамические свойства воды и водяного пара / С. Л. Ривкин, А. А. Александров – М.: Энергоатомиздат, 1984.Андрющенко

5. А. И. Основы термодинамики циклов теплоэнергетических установок / А. И. Андрющенко – М.: Высшая школа, 1985.

6. Конспект лекций по термодинамике.

Поиск по сайту: