Уравнения материальных балансов

Уравнения материальных балансов представлены в таблице 6.

 

Таблица 6 – Уравнения материальных балансов

Точки	Уравнения
Турбоустановка
а а' b   c с' d,d' e	αa = 1 αa' = 1 – αППП αb = αa' – Σαi = 1– αППП – αI αb = αс + αс' αс = xb· αb /xc = 0,87· αb αс' = (xc – xb)· αb /xc = 0,13·αb αd = αc = αd' αe =0.87(1– αППП – αI) – αII – αIII – αIV – αV – αVI – αVII
Греющая среда
I'' II" III" IV" V" VI" VII"	αI" = 1 αII" = αII + α с' αIII" = αII + αIII + α с' α IV" = αIV αV" = αV + αII + αIII + α с' αVI" = αV + αVI + αII + αIII + α с' αVII" = αVII
Нагреваемая среда
А…Ж Ж',З,И',К,Л И М	αA = αe + αIV" + αVII" = 0.87(1– αППП – αI) – αII – αIII – αV – αVI αЖ = 1– αППП – αI αИ = 1– αППП – αI – αЗ'' αЛ = αМ = 1

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КР-НГТУ-140404.65-(08-АЭ-2)-04-10

2.2 Уравнения теплового баланса

 

η·Q_гр.ср. = Q_{нагр.ср.} η = (0,98 – 0,99),принимаем η = 0,99.

ПНД 5

η·[ α_II·(i_II' – i_II") + α_с' ·(i_с' – i_II")] = α_К·(i_Л – i_К)

0,99·[ α_II·(2990 – 697) + α_с' ·(720 – 697)] = (1– α_ППП – α_I)·(676 – 584)

2293· α_II + 0,13·(1– α_ППП – α_I)·23 = (1– α_ППП – α_I)·92

 

ПНД 4

η·[ α_III·(i_III' – i_III") + α_II" ·(i _II"' – i_III")] = α_И'·(i_К – i _И')

0,99·[ α_III·(2930 – 600.8) + (α_II + α_с' ) ·(697 – 600.8)] = (1– α_ППП – α_I)·(584.23 – 490)

0,99· (2329· α_III +97·(α_II + 0,13·(1– α_ППП – α_I)) = (1– α_ППП – α_I)· (584.23 – 490)

 

ПНД 3

η·[α_V·(i_V' – i_V") + α_III"'·(i_III'" – i_V")] = α_Ж'·(i_З – i_Ж')

0,99·[α_V·(2775 – 417) + (α_II + α_III + α _с')·(i_III'" – 497)]= (1– α_ППП – α_I)·(475 – i_СМ1)

0,99·(2358·α_V +(i_III'" – 497)·(α_II + α_III + 0,13·(1– α_ППП – α_I))= (1– α_ППП – α_I)·(475–i_СМ1)

 

ПНД 2

η·[α_VI·(i_VI' – i_VI") + α_V''·(i_V'' – i_VI'') ] = α_Е·(i_Ж – i_Е)

0,99·[α_VI·(2675 – 417) + (α_V + α_II + α_III + α _с')·(497 – 417)] = (0,87· (1– α_ППП – α_I)– α_II – α_III – α_V – α_VI)·(391 - 301)

0,99· (2257·α_VI + 97·(α_V + α_II + α_III + 0,13·(1– α_ППП – α_I)) = (1– 0,13·(1– α_ППП – α_I)– α_II – α_III – α_V – α_VI)·90

 

ПНД 1

η·α_VII·(i_VII' – i_VII") = α_Д·(i_Е – i_Д)

0,99· α_VII·(2550 – 322) = (0,87·(1– α_ППП – α_I) – α_II – α_III– α_V – α_VI)·(301 – 206)

0,99·2228· α_VII = (0,87·(1– α_ППП – α_I) – α_II – α_III – α_V – α_VI)·94

 

ОД

η· α_III''·(i_III'' – i_III"') = α_З''·(i_З''' – i_З'')

0,99·(α_II + α_III + 0,13·(1– α_ППП – α_I))·(600 – i_III"') = α_З'' ·(504– 475)

0,99·(α_II + α_III + 0,13·(1– α_ППП – α_I))· (600 – i_III"') = α_З'' ·29

 

Смеситель 1

α_Ж'· i_Ж' = α_Ж·i_Ж + α_VI''· i_VI''

i_СМ1·(1– α_ППП – α_I) = (0,87·(1– α_ППП – α_I) – α_II – α_III – α_V – α_VI)·391 + (0,13(1– α_ППП – α_I) + α_II + α_III + α_V + α_VI)·417

 

Деаэратор

α_М· i_М = α_I'·i_I' + α_Л· i_Л + α_ППП·i_ППП

742 = α_I·2710 + (1– α_ППП – α_I)· 676 + α_ППП·1237

Промпароперегреватель

η·α_ППП·(i₀ – i_ППП) = α_с·(α_d – i_c)

0,99·α_ППП·(2860 – 1237) = 0,87·(1– α_ППП – α_I)·(3000 – 2760)

0,99·1623·α_ППП = 0,86·(1– α_ППП – α_I)·240

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КР-НГТУ-140404.65-(08-АЭ-2)-04-10

Смеситель 2

α_И'· i_И' = α_И·i_И + α_З''· i_З''

(1– α_ППП – α_I) · 490 = (1– α_ППП – α_I – α_З'')·475 + α_З''·504

 

Бойлер

Q_б = 0.045·2400 МВт = 0.045·2400·10³ КВт,

0,99·D_IV·(i_IV' – i_IV'') =0.045·2400000

0,99·D_IV·(2860– 566) =0.045·2400000

D_IV= 47,6 (кг/сек),

α_IV= D_IV / D₀ = 47,6/ D_0.

Решение системы уравнений материально-теплового баланса в MathCad (см. приложение В) дает следующий результат:

α_I = 0,0058;

α_II = 0,035;

α_III = 0,03;

α_V = 0,027;

α_VI = 0,02;

α_VII =0,029;

α_ППП = 0,097;

α_З'' = 0,453

i_Ж' = 398 [кДж/кг] => t _Ж' = 95,4°С

i_III''' = 527 [кДж/кг] => t _III''' =125°С

Смеситель ЖЖ' греет среду на Dt = t _Ж' – t _Ж = 95,4– 94,22 =1,2°С;

 

Определение расхода пара на турбину

Коэффициенты недовыработки электроэнергии паром отборов уi:

для отборов до СПП [1, с.29]:

yi = ((ii – ip) + (iпп2 – ik))/((i0 – ip) + (iпп2 – ik))

 

для отборов после СПП [1, с.29]:

yi = (ii – ik)/((iO – ip) + (iпп2 – ik))

где i_i - энтальпия i-го отбора, кДж/кг;

i_p - энтальпия пара при входе в СПП, кДж/кг;

i_пп2 - энтальпия пара после СПП, кДж/кг;

i_k - энтальпия пара, отработавшего в ЦНД, кДж/кг;

i₀ – энтальпия свежего пара, кДж/кг.

i_p = 2562 кДж/кг;

i₀ = 2760 кДж/кг;

i_пп2 = 3000 кДж/кг;

i_k = 2360 кДж/кг.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КР-НГТУ-140404.65-(08-АЭ-2)-04-10

Вычисления дают:

y_I = 0,94;

y_ППП = 1;

y_II = 0,764;

y_III = 0,692;

y_IV = 0,609;

y_V = 0,513;

y_VI = 0,388;

y_VII = 0,239.

Расход свежего пара на ЦВД D₀, кг/с, находится из уравнения энергетического баланса турбоагрегата [1, с.29]:

D₀ = W/((i0 – i_p) + (i_пп2 – i_k))·η_м·η_г·(1 – Σα_i· y_i)

где W – электрическая мощность турбоагрегата, кВт;

hм – механический КПД турбины, учитывающий потери от трения в подшипниках и затраты энергии на систему регулирования и смазки: hм = 0,990¸0,995, принимаем hм = 0,99;

hг – КПД электрического генератора, учитывающий электрические и механические потери: hг = 0,98¸0,99, принимаем hг = 0,98.

D₀ = 2400000/[(838·0,99·0,98·(1 – 0,175 – 47,6 / D₀)))];

D₀ = 3268 кг/с = 11764 т/ч, по полученным данным выбираем за прототип 2 турбины типа К-750-65 с D0=4400 т/ч;

Тогда α_IV = D₄/(D₀· y_IV) = 0,015.

Определение расходов пара и воды

Определение расходов пара и воды представлено в таблице 7.

Таблица 7 – Определение расходов пара и воды

Наименование расхода	Величина [кг/с]
Пар
Паропроизводительность БС   На бойлер На ППП На деаэратор На ПНД 5 На ПНД4 На ПНД3 На ПНД2 На ПНД1 На конденсатор турбины На сепаратор	D0 = 3268 кг/с DIV = αIV · D0 = 49,02 кг/с Dппп = αппп · D0 = 316,99 кг/с DI = αI · D0 = 18,95 кг/с DII = αII · D0 = 114,38 кг/с DIII = αIII · D0 = 98,04 кг/с DV = αV · D0 = 88,23 кг/с DVI = αVI · D0 = 65,36 кг/с DVII = αVII · D0 = 94,77 кг/с DK = αe · D0 = 2039,23 кг/с DС = αс'· D0 = 251,36 кг/с
На конденсатно – питательный тракт
Расход питательной воды Расход на конденсатный насос     Расход на дренажный насос	D0 = 3268 кг/с Dк.н = (0,87(1 – αППП - αI)-αII – αIII – αV – αVI)· ·D0 = 2184 кг/с Dд.н = (αV + αVI + αII + αIII + α с')·D0 = 748,37 кг/с

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КР-НГТУ-140404.65-(08-АЭ-2)-04-10

2.5 Сравнение суммарной мощности потоков пара с заданной

Мощность i-го потока пара, проходящего через турбину до СПП Wi, кВт

[1, с.30]:

Wi = Di·(i0 – ii)·ηм·ηг;

для потоков пара, проходящих через СПП [1, с.30]:

Wi = Di·((i0 – ip) + (iпп2 – ii))·ηм·ηг.

 

h_м = 0,99;

h_г = 0,98.

 

WI = 18,95·(2760 – 2710)·0,99·0,98 = 919 кВт,

W_С' = D_С·((i0 – ip) + (iпп2 – i_с'))∙ ηм·ηг = 601685 кВт;

WII = 21972 кВт;

WIII = 24540 кВт;

WIV = 15599 кВт;

WV = 24925 кВт;

WVI = 32530 кВт;

WVII = 58662 кВт;

We = 1657950 кВт.

Полная мощность турбоагрегата (учитываются мощности, вырабатываемые конденсационным потоком пара, отборным паром и сепаратором из СПП)

W* = Σ Wi = 2448785 кВт;

Погрешность расчета Δ, %

Δ = (W* – W)·100/ W= 0,0203·100 % = 2,03 %.

Показатели тепловой экономичности