Питательной воды в подогревателе поверхностного типа

обозначения на схеме: 1 – паровой котел;, 2 – пароперегреватель; 3 – паровая турбина;, 4 – потребитель энергии (электрогенератор); 5 – конденсатор; 6 – конденсатный насос; 7 – сборник конденсата; 8 – питательный насос; 9 – конденсатоотводчик; 10 – регенеративный поверхностный подогреватель;

обозначения на диаграммах: 1-2 – обратимый адиабатный процесс расширения пара в турбине, в том числе 1-7– расширение пара до состояния отбора (точка 7), 2-3– изобарно изотермический процесс отвода теплоты в окружающую среду (конденсация), 3-4– виртуальный процесс «сжатия жидкости» при отсутствии регенеративного подогрева питательной воды (процесс 11-12), 7-8– изобарно изотермический процесс подвода теплоты к жидкости в регенеративном теплообменнике поверхностного типа, 3-10–адиабатно- изохорный «процесс сжатия» конденсата конденсатным насосом6, 10-9– изобарный процесс подогрева конденсата в сборнике конденсата, 9-11– «сжатие воды»питательным насосом 8 , 12-5-6-1– изобарный процесс подвода теплоты к рабочему телу в паровом котле: в том числе 12-5 – нагрев жидкости до состояния насыщения,5-6– изобарно-изотермический процесс подвода теплоты (парообразования), 6-1 – изобарный процесс перегрева пара

Энтальпия в точке11 определяется из условия р11 = р1 = 60 бар, s11 = s9 = =0,9548 кДж/(кг·К). Тогда по данным об энтропии на изобаре 60 бар коэффициент интерполяции равен

,

Следовательно

 

.

Энтальпия воды в точке12, соответствующей состоянию воды после поверхностного регенеративного подогревателя, определяется из условия t12 = t8 = = ts(ротб) = 179,88°C (недогревом воды в регенеративном подогревателе пренебрегаем), и р12 = р1 = 60 бар.

Тогда

,

 

а энтальпия

 

 

Доля пара α, отбираемого для регенеративного подогрева питательной воды, рассчитывается из уравнения теплового баланса

 

, откуда .

Сумма работ насосов

 

 

где работы первого (конденсатного) и второго (питательного) насосов равны

 

 

 

Термический КПД данного цикла

 

 

где значения энтальпии h1, h2, h7, h3и h8 приняты из предыдущих задач, так как исходные данные не изменились.

Итак, использование поверхностного регенеративного подогревателя повышает термический КПД примерно на 1 % по сравнению с аналогичным циклом со смесительным подогревателем. Это обусловлено тем, что подогрев питательной воды в этом случае начинается не от температуры конденсации при р = 0,04 бар (~30 °С), а от температуры жидкости в сборнике конденсата (80 °С). При этом на 7,1 % уменьшается доля пара, отбираемого для подогрева питательной воды посравнению со смесительным подогревателем.

 

ПТУ с промежуточным перегревом пара и регенеративным

Подогревом питательной воды в поверхностном и смесительном

Подогревателях

Задача. В ПТУ, работающей при начальных параметрах пара р1= 8,0 МПа, t1= 500 °Си рк= 0,005 МПа и давлении в конденсаторе , применен промежуточный перегрев пара при давлении рп = 2 МПа до температуры 480 °С. Для подогрева питательной воды используются два регенеративных подогревателя поверхностного и смесительного типов, в которые отбирается греющий пар при давлениях р2отб =1МПа и р1отб = = 3 МПа, соответственно.

Определить раздельное и совместное влияние промежуточного перегрева пара и регенеративного подогрева питательной воды на значения термического КПД цикла. Изобразить принципиальную схему и термодинамический цикл указанной ПТУ на энтропийных и p,v диаграммах.

Примечание.Нумерация (перечисление) подогревателей ведётся по ходу движения питательной воды, а отборов – по движению пара.

Решение

Определяем энтальпию рабочего тела в характерных точках базового цикла Ренкина 1-2-3-4-5-6-1.

Точка1

При заданных давлении р1 = 80 бар и температуре t1 = 500 °C значения энтальпии и энтропии равны h1 = 3398,5 кДж/кг; s1 = 6,7254 кДж/(кг·К).

 

Точка 2. Энтальпию в этой точке определяем из условия

s2 = s1 = 6,7254 кДж/(кг·К) и р2 = 0,05 бар.

 

Так как на изобаре 0,05 бар ([3], табл. II стр.62) выполняется условие s'<s2<s'', то точка 2 находится в ссостоянии влажного пара и степень сухости рнассчитывается из соотношения

.

Тогда энтальпия в точке 2

 

,

 

где h' и r – энтальпия насыщенной жидкости и теплота парообразования при давлении р2 = 0,05 бар.

Точка 3

соответствует состоянию насыщенной жидкости при р32=0,05 бар, поэтому h3 = h' = 137,77 кДж/кг; v3 = v' = 0,0010052 м3/кг.

Работа насоса

 

 

Энтальпия жидкости в точке 4

 

Термический КПД базового цикла Ренкина с учетом работы насоса

 

Теперь вводим, в соответствии с условием задачи, промежуточный перегрев пара. Определим для этого цикла (1-7-8-9-3-4-5-6-1, рис. 4.5.) параметры пара в дополнительных характерных точках этого цикла 7,8 и 9.

 

Точка 7

Энтальпию в точке 7 рассчитываем из условияр7 = рП = 20 бари s7 = s1 = = 6,7254 кДж/(кг·К).Тогда коэффициент интерполяции по s

,

 

а значение энтальпии h7

 

.

 

Точка8. Определяем энтальпию и энтропию в точке 8 по заданным в условии задачи значениям температуры t8= tп = 480 °Си давления р8 = рп= 20 бар ([3], стр.109)

h8= 3423,5 кДж/кг и s8= 7,3747 кДж/(кг·К).

 

Точка9

Рассчитываем значение энтальпии h9 из условияр9 = р2 = 0,05 бар и s9= s8= 7,3747 кДж/(кг·К).

 

Рис. 4.5. Принципиальная схема и термодинамический цикл ПТУ