Розв’язування. Із додатка Д визначаємо температуру конденсату tк = 32,88 » 33оС.

Із додатка Д визначаємо температуру конденсату t_к = 32,88» 33^оС.

Ентальпія конденсату, кДж/кг

= С_р ×t_к = 4,187 ×33 = 138.

Ентальпія пари на вході в конденсатор, кДж/кг

h_к = + q_к= 138 + 0,573 ×3600 = 2200.

Рисунок 8.2 – Схема ПТУ і зображення робочого процесу пари в турбіні на h-s-діаграмі: ПГ – парогенератор; ПТ – парова турбіна;

ЕГ –електрогенератор; ЖН – живильний насос; ЦН – циркуляційний насос;

РП – регенеративні підігрівники

Кінцеву точку К на h-s-діаграмі визначаємо на перетині ізоентальпи h_к з ізобарою Р_к = 5 кПа. Початкову точку 0 визначаємо на перетині ізоентропи S_к = 7,2 кДж/(кг К) з ізотермою t_о = 480^оС. Ентальпія пари на вході в турбіну h_о = 3425 кДж/кг, а початковий тиск Р_о = 30 бар. Точки відборів пари з турбіни 1 і 2 визначаємо на перетині езоентропи S_к з ізобарами Р₁ і Р₂, відповідно. Ентальпії пари у відборах турбіни, кДж/кг:

h₁ = 2720; h₂ = 2575.

За допомогою додатка Д визначаємо температуру насичення у відборах, ^оС,

t_н1 = 117; t_н2 = 93,5.

Температура живильної води, ^оС

t_ж.в = t_к + Dt_ж.в = 33 + 80 = 113.

Ентальпія живильної води, кДж/кг

= С_р ×t_жв = 4,2 ×113 = 474,6.

Теплота, яку отримує вода в кожному РП в процесі підігріву, кДж/кг

q_в1 » q_в2 = Dt_жв×С_р/2 = 80×4,19/2 = 167,6.

Теплота, яку віддає пара в підігрівниках, кДж/кг

q_n1 = h₁ – C_p ×t_н1= 2720 – 4,2 ×117 = 2228,6

q_n2 = h₂ – С_р ×t _н2= 2575 – 4,19 ×93,5 = 2183,2.

Частки відборів пари з турбіни на РП

a₁ = q_в1/(q_в1 +q_n1 )= 167,6/(167,6 + 2228,6) = 0,007

a₂ = (1 - a₁)q_в1/ (q_в1 + q_n2)= (1 – 0,07)167,6/(167,6 + 2183,2) = 0,0663.

Частка пари, яка надходить в конденсатор

a_к = 1 - a₁ - a₂ = 1 – 0,07 – 0,0663 = 0,8637.

Теоретичний теплоперепад в турбіні, кДж/кг

Н_о = h_o – h_к = 3425 – 2200 = 1225.

Коефіцієнти недовиробітку роботи в турбіні

у₁ = (h₁ – h_к)/ Н_о = (2720 - 2200)/1225 = 0,424

у₂ = (h₂ – h_к)/ Н_о = (2575 - 2200)/1225 = 0,306.

Теоретична робота в турбіні, кДж/кг

_то = Н_о(1 - a₁ у₁ - a₂ у₂) = 1225 (1 – 0,07 ×0,424 – 0,0663 ×0,306) = 1163,8.

Питома втрата теплоти в конденсаторі, кДж/кг

q_к = 0,573× 3600 = 2062.

Витрата пари в конденсаторі турбіни з рівняння балансу конденсатора, кг/с

D_к = G_ов ×С_р ×Dt_ов/(3600 ×q_к) = 3600× 4,187 ×20/(3600 ×2062) = 40,6.

Витрата пари на турбіну, кг/с

D_о = D_к /a_к= 40,6/0,8637 = 47.

Потужність ПТУ, МВт

N = D_к× _то = 47× 1163,8 ×10^-3 = 54,7.

Термічний ККД циклу ПТУ

h_t = _то/(h_o - ) = 1163,8/(3425 – 474,6) = 0,394.

Питома витрата умовного палива, кг/кВт×год

b_у = 0,123/h_t = 0,123/0,394 = 0,312.

Загальна витрата умовного палива, кг/с

В_у = b_у ×N/3,6 = 0,312 ×54,7/3,6 = 4,74.

Задача 8.1.4. Тиск в конденсаторі турбіни потужністю 200 МВт складає 5 кПа, а допустима міра сухості пари х_к = 0,88. ПТУ працює з проміжним перегрівом пари, на який витрачається 0,135 кВт×год теплоти (рис.8.3). Визначити показники роботи теоретичного циклу ПТУ, витрати умовного палива і охолодної води в конденсаторі, якщо її підігрів дорівнює 17^оС, а тиск пари перед турбіною 12 МПа. Порівняти показники роботи заданої ПТУ з показниками роботи ПТУ, яка працює без проміжного перегріву пари

Розв’язування

Точку К, яка характеризує стан пари на вході в конденсатор, визначаємо на перетині ізобари Р_к = 5 кПа з кривою допустимої міри сухості х_д = х_к = 0,88. Параметри пари в точці К: h_к = 2275 кДж/кг;

t_к» 33^оС; S_к = 7,45 кДж/(кг·К).

Оптимальний тиск для проміжного перегріву пари [1]

Р_п = (0,15 – 0,2) Р_о.

Тому Р_п = 0,2 ×Р_о = 0,2 ×12 = 2,4 МПа = 2400 кПа.

Точку ПП, яка характеризує стан пари після проміжного пароперегрівника, визначаємо на перетині ізобари Р_п з ізоентропою S_к. Параметри пари в точці ПП: h_пп = 3536 кДж/кг; t_пп = 530^оС.

Питома витрата теплоти на проміжний перегрів пари, кДж/кг

q_пп = 0,135×3600 = 486.

 

Рисунок 8.3 – Схема і робочий процес на h-s-діаграмі ПТУ з проміжним перегрівом пари: ПП – проміжний пароперегрівник; інші позначення див. на рис.8.2.

 

Ентальпія пари до проміжного пароперегрівника, кДж/кг

h_п = h_пп – q_пп = 3536 – 486 = 3050.

Точку П визначаємо на перетині ізобари Р_п з ізоентальпою h_п. Початкову точку, яка характеризує стан пари на вході в турбіну, визначаємо на перетині ізоентропи S_п = 6,43 кДж/(кг×К) з ізобарою Р_о.

Параметри пари в точці 0: h_o = 3530 кДж/кг; t_o = 570^оС.

Теоретичний теплоперепад в турбіні, кДж/кг

H_o = h_o – h_п + (h_пп – h_п) = h_о – h_к + q_пп = 3530 – 2275 + 486 = 1741.

Питома втрата теплоти в конденсаторі, кДж/кг

q_к =h_к – C_р× t_к = 2275 – 4,187×33 = 2137.

Витрата пари на турбіну, кг/с

D_o = N_e ×10³/H_o= 200 ×10³/1741 = 114,87.

Витрата охолодної води в конденсаторі, кг/с

G_ов = D_о ×q_к/(C_p ×Dt_ов) = 114,87 ×2137/(4,187×17) = 3348,7.

Ентальпія живильної води, кДж/кг

= = С_р ×t_к = 4,187 ×33 = 138.

Термічний ККД циклу ПТУ

h_t = H_o/(h_о – + q_пп) = 1741/(3530 – 138 +486) = 0,4489.

Питома витрата умовного палива, кг/кВт·год.

b_у = 0,123/h_t = 0,123/0,4489 = 0,274.

Загальна витрата умовного палива, кг/с

В_у = b_у ×N_e/3,6 = 0,274×200/3,6 = 15,22.

Якщо б ПТУ працювала без проміжного перегріву пари, то процес розширення пари відбувався за ізоентропою S_о. А кінцева точка К_о визначалася б на перетині ізобари Р_к з ізоентропою S_о. Параметри пари в точці К_о: h_ко = 2050 кДж/кг; х_ко = 0,79. Кінцева міра сухості пари менша, ніж допустима, тому робота турбіни в принципі не можлива.

Теоретичний теплоперепад в турбіні, кДж/кг

= h_o - h_ко = 3530 – 2050 = 1480.

Витрата пари на турбіну, кг/с

= N_e ×10³/H_o = 200×10³/1480 = 135,13.

Питома втрата теплоти в конденсаторі, кДж/кг

= h_ко - = 2050 – 138 = 1912.

Витрата охолодної води в конденсаторі, кг/с

= × /(C_p Dt_ов) = 135,13 ×1912/(4,187×17) = 3629,8.

Термічний ККД циклу

= /(h_o - ) = 1480/(3530 - 138) = 0,436.

Питома витрата умовного палива, кг/кВт год

= 0,123/ = 0,123/0,436 = 0,282.

Загальна витрата умовного палива, кг.с

= ×N_e/3,6 = 0,282× 200/3,6 = 15,67.

Зіставлення результатів розрахунків показує, що показники роботи ПТУ без проміжного перегріву гірші, ніж показники роботи ПТУ з проміжним перегрівом пари.

Задача 8.1.5. Витрата охолодної води в конденсаторі турбіни складає 25000 т/год, а її підігрів – 20 К. Проміжний перегрів пари здійснюється до початкової температури 550^оС. В схемі ПТУ є регенеративний підігрівник (РП), який підігріває конденсат на 50^оС і заживлений парою з відбору турбіни, коефіцієнт недовиробітку якої дорівнює 0,256. Визначити показники роботи, витрату умовного палива теоретичного циклу ПТУ, якщо питома втрата теплоти в конденсаторі – 0,595 кВт×год., а температура конденсату – 33^оС. Схема ПТУ і зображення робочого процесу пари в турбіні на h-S діаграмі показані на рис. 8.4.

Розв’язування

Ентальпія конденсату, кДж/кг

= C_p ×t_к = 4,187×33 = 138.

Питома втрата теплоти в конденсаторі, кДж/кг

q_к = 0,595×3600 = 2142.

Ентальпія пари на вході в конденсатор, кДж/кг

h_к = + q_к = 138 + 2142 = 2280.

Точку К на h-s-діаграмі визначаємо на перетині ізоентальпи h_к з ізотермою t_к. Інші параметри в точці К: Р_к=5 кПа; S_к=7,5 кДж/(кг·К); х_к=0,885.

Точку ПП визначаємо на перетині ізоентропи S_к з ізотермою t_пп = t_о. Параметри пари в точці ПП: h_пп=3580 кДж/кг; v_пп=0,16 м³/кг; P_пп=2400 кПа.