Цикл ПСУ із проміжним перегрівом пари

Застосування проміжного перегріву пари дозволяє одержати пpийнятнi значення вологості пари наприкінці процесу розширення й сприяє збільшенню тепломеханічного коефіцієнта циклу Ренкiна. Схема установки представлена на мал. 11


Мал. 11 Схема ПСУ із проміжним перегрівом пари.

І- парогенератор, 2 і 3- пароперегрівники, 4- теплофікаційна парова турбіна, що складається із частини високого тиску (ЧВД) і низького тиску (ЧНД), 5- генератор електричного струму, що приводиться в дію турбіною, 6- конденсатор, 7- конденсатний насос, 8- 8- живильний насос, 9- живильний бак.

Пара з параметрами , (точка 1, мал. 12) з основного перегрівника 2 надходить у перший щабель (ЧВД) турбіни 4, у якій розширюється до стану "а" (процес 1- а, мал.12), після чого виходить із турбіни й направляється у вторинний перегрівник 3, де при знову перегрівається (процес а- в) і направляється у другий щабель (ЧНД) турбіни з параметрами , . розширюється до кінцевого тиску в конденсаторі (процес В-2пр, мал.12).

У діаграмі водяної пари процес розширення пари в турбіні із проміжним перегрівом зображується таким чином (Рис.12. а, в, с). На перетині ізобари і початкової температури пари при вході в турбіну знаходимо точку 1. Точка 1 – початковий стан пари при вході в турбіну. Потім із точки 1 опускаємо перпендикуляр до перетинання з ізобарою (тиск, при якому пара перегрівається у другому пароперегрівнику). Одержуємо точку "а". Точка "а" може перебувати в області вологої пари (мал. 12 а), на лінії сухої насиченої пари (Рис. 12 б) і в області перегрітої пари (мал. 12 c).

Відрізок 1- а - адіабатичне розширення пари в турбіні в частині високого тиску (адіабатний теплоперепад ). Потім пара перегрівається при (процес а – в). На перетині тиску і температури пари – (після другого пароперегрівника) знаходимо точку "в", котра відповідає стану пари при вході в частину низького тиску. Із точки "в" опускаємо перпендикуляр до перетину з ізобарою (точка 2ін) - тиск у конденсаторі. Відрізок В-2ін - адіабатичне розширення пари в частині низького тиску (адіабатний теплоперепад - ). При відсутності вторинного перегріву пари процес розширення закінчився б у точці – 3 з неприпустимо більшим значенням вологості пари При наявності проміжного перегріву кінцева вологість значно менше.

Тепломеханічний коефіцієнт такого циклу визначається

де , - адіабатний тепло перепад в першому і в другому щаблях турбіни

- ентальпія киплячої рідини при тиску в конденсаторі.

Порівнюючи отримане значення тепломеханічного коефіцієнта циклу із проміжним перегрівом пари з тепломеханічним коефіцієнтом простого (основного) циклу ПСУ, одержуємо, що

Цикл із проміжні перегрівом пари в діаграмі показаний на рис. 12 (а, в, с).

Верхні й нижня прикордонні криві виконуються аналогічно описаному в розділі ІІІ.І. Будуємо цикл паросилової установки із промiжним перегрівом пари. Точка 1 перебуває на перетині температури пари , що надходить у частину високого тиску й значення ентропії яке береться з діаграми водяної пари (мал.12 а, в, с) . Потім із крапки Й опускаємо перпендикуляр до перетинання з ізотермою, відповідаючи температурі пари в крапці "а". Це значення температури вибирається з діаграми - водяної пари (мал. 12). При цьому точка "а" може перебувати в області вологої пари (мал. 12 а), на лінії сухої насиченої пари ( мал. 12 в) і в області перегрітої пари (мал. 12 с) . Процес І-a – процес розширення пари в турбіні в частині високого тиску. точка "в" перебуває на перетинанні значення ентропії S2, обумовлене з діаграми водяної пари (мал. 12 ) і ізобари . Лінія " а-в" – процес перегріву пари у вторинному пароперегрівнику. Потім із точки "в" опускаємо перпендикуляр до перетинання з тиском Р2 і одержуємо точку 2, що відповідає стану пари при виході з турбіни. Процес "В" – 2пр – процес розширення пари в частині низького тиску.

 
 

 
 

Мал.12.а Зображення процесу розширення пари в турбіні в I–S і T–S координатах із проміжним перегрівом пари

Мал.12.б Зображення процесу розширення пари в турбіні в I–S і T–S координатах із проміжним перегрівом пари

 

 


Мал.12.с. Зображення процесу розширення пари в турбіні в і координатах із проміжним перегрівом пари.

ВИСНОВОК

1. Для підвищення ефективності використання енергоресурсів у ПСУ необхідно підвищувати початкові параметри пари ( , ) і знижувати кінцевий тиск пари .

2. Найбільш сприятливі результати дає одночасне підвищення початкового тиску й температури пари ( , ).

3. Остаточний вибір значень початкових і кінцевих параметрів пари проводиться на основі техніко-економічних розрахунків з урахуванням факторів, пов'язаних зі зміною параметрів пари (економія палива, витрати метала і його якість, організація водопостачання для охолодження конденсатора і ін.).

ЛІТЕРАТУРА

1. Ривкiн С.Л., Александров А.А. Термодинамічні властивості води й водяної пари. - М. "Енергія", 1985р.

2. Кирилін В. А., Сичев В. В., Шейндлин А.Е. Технічна термодинаміка – М., "Енергія", 1987р.

3. Андрюценко А.И. Основи термодинаміки циклів теплоенергетичних установок. - М. "Вища школа" 1987р.

4. Мартиновський В.С. Аналіз дійсних термодинамічних циклів. М., "Енергія", 1977р.

5. Соколов Б.А. Котельные установки и их эксплуатация. Москва, Издательский центр "Академия", 2007 г.

 

ЗМІСТ

ВСТУП ………………………………………………………………………………4

1. Умови для виконання розрахунково-графічної роботи ………………………..4

2. Обсяг і план виконання розрахунково-графічної роботи ……………… ……6

3. Загальна характеристика циклів паросилових установок (ПСУ) теплових електростанцій ( Т Э С )…………………………………………………………6

4. Прості термодинамічні цикли паросилових установок ТЭС…………… ……8

5. Аналіз впливу початкових і кінцевих параметрів робочого тіла на термодинамічну ефективність паросилової установки ………………………… ……12

5.1. Вплив початкового тиску пари ………………………………………………12

5.2. Вплив початкової температури пари, що надходить у турбіну ……………18

5.3. Вплив кінцевого тиску………………………………………………………...21

6. Цикл ПСУ із проміжним перегрівом пари ……………………………………23

7. ВИСНОВОК ……………………………………………………………………..27

ЛІТЕРАТУРА ………………………………………………………………………28

Додаток 1. Вихідні данні для РГР з дисципліни «Термодинаміка» (Таблиця №1, 2, 3, 4) ………………………………………………………………………………29

Додаток 2. Термодинамічні властивості води та водяної пари в стані насичення

(по тисках) (Таблиця №5) …………………………………………………………33

Додаток 1

Вихідні данні для РГР з дисципліни «Термодинаміка»

Таблиця 1

№ п/п   Тиск пару перед турбіною   Температура пару перед турбіною   Тиск відбору   Тиск пару у конденсаторі   Тиск па­ру після пароперегрiвника   Температура пару після пароперегрiвника  
P1, МПа   P1', МПа   t1, °С.   t1', °С   Ро, МПа   Р2, кПа   Р2', кПа Рпр бар   tпр, °С  
17,0 21,0 0,30 4,3 3,0 3,0
16,0 22,0 0,34 4,26 3,0 3,5
15,0 19,0 0,46 4,3 3,0 4,0
16,5 20,0 0,48 4,0 3,0 4,5
15,5 18,5 0,30 4,18 3,0 4,0
17,7 21,5 0,47 4,23 3,0 3,0
17,0 20,0 0,40 4,0 3,0 3,5
17,0 22,0 0,44 4,2 3,0 5,5
15,0 18,0 0,41 4,4 3,0 4,5
14,5 18,5 0,39 4,2 3,0 4,0
16,0 19,0 0,28 4,7 3,5 3,5
15,5 18,5 0,37 4,1 3,0 3,0
15,0 19,0 0,52 4,0 3,0 5,0
16,0 21,0 0,40 4,0 3,0 5,5
17,0 21,0 0,42 4,5 3,0 4,4
16,0 22,0 0,33 4,0 3,0 3,5
17,5 23,0 0,35 4,1 3,0 3,0
17,0 20,5 0,40 4,2 3,0 3,0
16,5 19,0 0,45 4,25 3,0 3,5
16,0 18,5 0,50 4,3 3,0 4,5
16,5 20,0 0,55 4,35 3,0 4,0
17,0 22,0 0,52 4,4 3,0 4,0
17,5 22,0 0,48 4,3 3,0 3,5
16,5 19,5 0,34 4,4 3,0 4,0
16,0 21,0 0,43 4,1 3,0 5,0

Вихідні данні для РГР з дисципліни «Термодинаміка» Додаток 1

. Таблиця 2

№ п/п   Тиск пару перед турбіною Температура пару перед турбіною Тиск відбору Тиск пару у конденсаторі Тиск пару після пароперегрiвника Температура пару після пароперегрiвника
P1, МПа   P1', МПа   t1, °С. t1', °С Ро, МПа   Р2, Кпа   Р2', КПа   Рпр , бар   tпр, °С
15,2 19,2 0,41 4,4 3,0 5,0
14,8 19,8 0,39 4,21 3,0 5,0
16,0 19,0 0,28 4,7 3,5 5,5
15,6 20,5 0,37 4,1 3,0 5,5
15,0 21,0 0,52 4,0 3,0 6,0
16,0 20,0 0,40 4,0 3,0 6,0
17,0 21,0 0,42 4,5 3,0 4,0
16,0 20,0 0,33 4,0 3,0 4,5
17,5 22,0 0,35 4,1 3,0 5,5
17,0 22,0 0,40 4,2 3,0 3,0
16,5 19,5 0,45 4,25 3,0 3,5
16,0 21,0 0,50 4,30 3,0 3,5
16,5 19,5 0,55 4,35 3,0 4,0
17,5 21,0 0,512 4,40 3,0 4,5
17,5 19,5 0,48 4,30 3,0 3,5
16,5 20,0 0,34 4,40 3,0 5,5
16,0 22,0 0,43 4,1 3,0 4,0
15,5 20,5 0,27 4,6 3,0 4,5
16,5 22,0 0,38 4,6 3,0 4,5
18,0 22,0 0,27 4,4 3,0 5,0
18,0 22,0 0,32 4,6 3,0 3,5
18,0 22,5 0,38 4,3 3,0 3,0
17,5 21,0 0,42 4,0 3,0 4,0
16,5 19,5 0,35 4,2 3,0 4,0

 

 

Додаток 1

Вихідні данні для РГР з дисципліни «Термодинаміка» Таблиця 3

№ п/п   Тиск пару перед турбіною Температура пару перед турбіною Тиск відбору Тиск пару у конденсаторі Тиск пару після пароперегрiвника Температура пару після пароперегрiвника
P1, МПа   P1’, Мпа   t1, °С.   t1’, ОС   Ро Мпа   Р2, кПа   Р2’, кПа   Рпр Мпа   tпp, °С  
    22.0       0,41   4,4   3,5   2.0    
          0,39   4.2   3,0   1,2    
          0.37   4,7   4,0   1,4    
          0,40   4,0   3,5 1,8    
          0,44   4,0   3,5   2.0    
          0,51   4,5   4,0   3,0    
          0,40   4.0   3.5   1.8    
          0,52   4.0   3.5   2.5    
          0,50   4,1   3,5   2.0    
          0,45   4,2   3,5   1,8    
          0,48   4,25   3,5   1,8    
          0,44   4,3   3,5   2,0    
          0,42   4,35   3,5   1,0    
          0,43   4,4   3,5   1,2    
          0,46   4.3   3.5   1.4    
          0,48   4,4   4.0   1,0    
  15.5         0,47   4,1   3,5   1.8    
          0,50   4,6   4,0   2.0    
          0,52   4,6   4,0   2,2    
          0,45   4,4   4,0   2,4    
          0,46   4.6   4,0   2.6    
          0,48   4,3   3.5   2,8    
          0,40   4,0   3,5   3,0    
          0,44   4,2   3,5   2,2    
          0,42   4,3   3,5   2,2    

 

Додаток 1

Вихідні данні для РГР з дисципліни «Термодинаміка» Таблиця 4

№ п/п Тиск пару перед турбіною Температура пару перед турбіною Тиск відбору Тиск пару у конденсаторі Тиск па­ру після пароперегрiвника Температура пару після пароперегрiвника
P1. МПа   P1/. МПа   tl. °С.   t1/ , ОС   Ро, МПа   Р2, кПа   Р2', кПа   Рпр, МПа   tпp, °С  
  15,0   18,5       0.5   4.4   4,0   2,2    
  15,5   19,5       0,52   4,2   3,5   2,0    
  18,5   21,0   5-20     0,45   4,7   4,0   3,0    
  18,0         0,48   4,0   3,5   2,8    
  15,5   19,0       0,46   4,2   3,5   2,6    
  15,0   20,5       0,44   4,0   3,0   2,4    
  16,0   20,5       0,47   4,5   4,0   2,5    
  16,0   20,5       0,5   4,0   3,5   2,0    
  18,5   20,0       0,52   4.1   3,5   1,8    
  15,0   20,0       0,55   4,2   3,7   1,6    
  18,0   20,5       0,45   4,3   3,5   1,4    
  16,0   20,0       0,4   4,3   3,5   1,2    
  18,0   20,0       0,42   4,4   4.0   1,0    
  19,0   20,0       0,44   4,5   4,0   2,0    
  17.0   21.0       0.43   4,3   3,7   1,8    
  18,0   22.0       0.4   4,4   4,0   1,6    
  16.0   21,0       0,41   4,1   3,5   1,4    
  18,0   20,0       0,5   4,0   4,0   1,2    
  15,5   19,5       0,52   4,6   ,4,0   1,0    
  20,5   22,0       0,45   4.4   4,0   2,0    
  18,0   21,5       0,52   4.6   4,0   1,8    
  16,0   22,0       0,4   4,3   3,8   1,6    
  17,0   21.0       0.45   4,0   3,5   1,4    
  16,0   21,0       0,5   4,2   3,5   1,0    
  19,0   22,0       0,45   4,3   3,6   1,0    

Р, Па t, °С і', кДж/кг s", кДж/кгК s", кДж/кгК
3,00·103 24,098 101,00 0,3543 8,5776
3,20·103 25,178 105,51 0,3695 8,5545
3,40·103 26,200 109,78 0,3838 8,5327
3,50·103 26,692 111,84 0,3907 8,5224
3,60·103 27,172 113,84 0,3973 8,5123
3,80·103 28,097 117,71 0,4102 8,4930
4,00·103 28,981 121,41 0,4224 8,4747
4,20·103 29,828 124,94 0,4341 8,4573
4,40·103 30,640 128,34 0,4453 8,4407
4,50·103 31,034 129,98 0,4507 8,4327
4,60·103 31,420 131,60 0,4560 8,4249
4,80·103 32,172 134,74 0,4663 8,4097
         
1,90·105 118,62 497,85 1,5127 7,1458
2,00·105 120,23 507,4 1,5301 7,1286
2,10·105 121,78 511,3 1,5468 7,1123
2,20·105 123,27 517,6 1,5628 7,0967
2,30·105 124,71 523,7 1,5781 7,0819
2,40·105 126,09 529,6 1,5929 7,0676
2,50·105 127,43 535,4 1,6072 7,0540
2,60·105 128,73 540,9 1,6209 7,0409
2,70·105 129,98 546,2 1,6342 7,0282
2,80·105 131,20 551,4 1,6471 7,0161
2,90·105 132,39 556,6 1,6596 7,0044
3,00·105 133,54 561,4 1,6717 6,9930
3,10·105 134,66 566,2 1,6834
3,20·105 135,76 570,9 1,6948 6,9714
3,30·105 136,82 575,5 1,7059 6,9611
3,40·105 137,86 579,9 1,7168 6,9511
3,50·105 138,88 584,3 1,7273 6,9414
3,60·105 139,87 588,5 1,7376 6,9320
3,70·105 140,84 592,7 1,7476 6,9228
3,80·105 141,79 596,8 1,7575 6,9138
3,90·105 142,72 600,8 1,7670 6,9051
4,00·105 143,62 604,7 1,7764 6,8966
4,10·105 144,52 608,5 1,7856 6,8883
4,20·105 145,39 612,3 1,7946 6,8802
4,30·105 146,25 616,0 1,8034 6,8723
4,40·105 147,09 619,6 1,8120 6,8645
4,50·105 147,92 623,2 1,8204 6,8570
4,60·105 148,73 626,7 1,8287 6,8496
4,70·105 149,53 630,1 1,8386 6,8424
4,80·105 150,31 633,5 1,8448 6,8352
4,90·105 151,09 636,8 1,8527 6,8283
5,00·105 151,85 640,4 1,8604 6,8215
5,20·105 153,33 646,5 1,8754 6,8083
         
Р, Па t,°С і', кДж/кг s", кДж/кгК s", кДж/кгК
5,40·105 154,77 652,8 1,8899 6,7955
5,50·105 155,47 655,8 1,8970 6,7893
5,60·105 156,16 658,8 1,9040 6,7832
5,80·105 157,52 664,7 1,9176 6,7713
6,00·105 158,84 670,4 1,9308 6,7598
6,20·105 160,12 676,0 1,9437 6,7487
6,40·105 161,38 681,5 1,9562 6,7379
6,50·105 161,99 684,2 1,9623 6,7326
6,60·105 162,60 686,8 1,9684 6,7274
6,80·105 163,79 692,0 1,9803 6,7173
         
9,50·105 177,67 752,8 2,1166 6,6025
9,60·105 178,12 754,8 2,1210 6,5989
9,80·105 179,01 758,7 2,1297 6,5917
1,00·106 179,88 762,6 2,1382 6,5847
1,05·106 182,01 772,0 2,1588 6,5677
1,10·106 184,06 781,1 2,1786 6,5515
1,15·106 186,04 789,9 2,1976 6,5359
1,20·106 187,96 798,4 2,2160 6,5210
1,25·106 189,81 806,7 2,2338 6,5066
1,30·106 191,60 814,7 2,2509 6,4927
1,35·106 193,35 822,5 2,2675 6,4794
1,40·106 195,04 830,1 2,2836 6,4665
1,45·106 196,68 837,5 2,2992 6,4539
1,50·106 198,38 844,7 2,3144 6,4418
1,55·106 199,84 851,7 2,3292 6,4300
1,60·106 201,37 858,6 2,3436 6,4187
1,65·106 202,85 865,3 2,3576 6,4075
1,70·106 204,30 871,8 2,3712 6,3967
1,75·106 205,72 878,3 2,3846 6,3862
1,80·106 207,10 884,6 2,3976 6,3759
1,85·106 208,46 890,7 2,4103 6,3659
1,90·106 209,79 896,8 2,4227 6,3561
1,95·106 211,09 902,7 2,4349 6,3466
2,00·106 212,37 908,6 2,4468 6,3373
2,05·106 213,62 914,3 2,4585 6,3281
2,10·106 214,85 919,9 2,4699 6,3192
2,15·106 216,05 925,5 2,4812 6,3104
2,20·106 217,24 930,9 2,4922 6,3018
2,25·106 218,40 936,3 2,5030 6,2934
2,30·106 219,54 941,6 2,5136 6,2851
2,35·106 220,67 946,8 2,5240 6,2771
2,40·106 221,78 951,9 2,5343 6,2691
2,45·106 222,86 957,0 2,5444 6,2613
2,50·106 223,94 962,0 2,3543 6,2536
2,55·106 224,99 966,9 2,5640 6,2460