Эксергетический баланс регенеративного цикла

Исходные данные

Вариант	N_э, МВт	p₁, МПа	t₁, °С	p_к, МПа				, МДж/кг	Изменение параметра	Давление отбора
Δp₁, %	Δt₁, %	Δp_к, %	p_П₁, МПа	p_П2, МПа	p_П3, МПа
				0,035	0,80	0,85	0,82		-25	-	-	0,7	-	0,3

;

3. РАСЧЕТ ЦИКЛА ПРОСТОЙ ПТУ

Расчет характеристических точек цикла Ренкина.

Схема простой ПТУ: КА - котлоагрегат, Т – турбина, ЭГ – электрогенератор, К – конденсатор, КН – конденсатный насос, ПП – пароперегреватель.

Рис.1. Схема простой ПТУ

Точка 1:

р₁ = 12 МПа

t₁ = 475 °C

;

Точка 2а:

При p=0,035 МПа:

V'=0,0010244 м³/кг, h’=304,22 кДж/кг, S’=0,98745 кДж/(кг∙К),

V''=4,52855 м³/кг, h”=2630,65 кДж/кг, S”=7,71475 кДж/(кг∙К), t=72,68 ⁰C;

s_2а = s₁ = 6,3998

t₂_а = 72,68 °C

Точка 2д:

Точка 3:

x₃ = 0

p_к = 0,035 МПа

t₃ = t₂_a = 72,68°C.

;

Точка 4а:

s₄_a=s₃= 0,98745 .

;

Точка 4д:

Точка 5:

p₅ = p₄_a =13МПа,

x₅ = 0

t₅ = 324,65°C:

;

Точка 6:

x₆ = 1

p₆ = p₁ = 13МПа

t₆ = t₅ = 324,65 °C:

;

Расчет идеального цикла ПТУ

;

Расчет действительного цикла ПТУ

;

Тепловой баланс действительного цикла

Котельный агрегат

;

Турбина

N_e=N_Э/η_Г=70/0,99=70,7.

Конденсатор

Электрогенератор

;

Эксергетический баланс действительного цикла

Параметры окружающей среды:

T₀ = 273,15 К, h₀ = 84 , s₀ = 0,2963 .

Котельный агрегат

Турбина

Электрогенератор

Конденсатор

Насос

;

3.6 Характеристические точки цикла Ренкина
		2а	2д		4а	4д
p, МПа		0,035	0.035	0.035
v, м³/кг	0,02605	3,623	4,03	0,0010244	0,0010193	0,010197	0,0015283	0,01419
T, K		345,8	345,8	345,8	346,3		597,8	597,8
s, кДж/ (кг·град)	6,3998	6,3998	6,975	0,98745	0,98745	0,9933	3,4997	5,4911
h, кДж/кг	3281,25	2165,36	2388,54	304,22	316,6	318,8	1493,4	2684,5

4 РАСЧЕТ ЦИКЛА ПРОСТОЙ ПТУ С ИЗМЕНЕНИЕМ ПАРАМЕТРА

Расчет характеристических точек цикла ПТУ с изменением параметра

Изменяется давление р₁ на -25%, т.е. р₁=9 МПа

Точка 1:

T=748К;

;

Точка 2а:

V'=0,0010244м³/кг, h’=304,22 кДж/кг, S’=0,98745 кДж/(кг∙К),

V''=4,5286 м³/кг, h”=2630,65 кДж/кг, S”=7,71475 кДж/(кг∙К)

;

Точка 2д:

Точка 3:

x₃ = 0

p_к = 0,035 МПа

t₃ = t₂_a = 72,68°C.

;

Точка 4а:

s₄_a=s₃= 0,98745 .

;

Точка 4д:

Точка 5:

p₅ = p_4a = 9МПа,

x₅ = 0

t₅ = t_s5 = 303,35°C:

;

Точка 6:

x₆ = 1

p₆ = p₁ = 9 МПа

t₆ = t₅ = 303,35°C:

;

Расчет действительного цикла ПТУ с изменением параметра

;

Характеристические точки цикла Ренкина с измененным параметром.

		2а	2д		4а	4д
p, МПа		0,035	0,035	0,035
v, м³/кг	0,0352	3,759	4,166	0,0010244	0,00102	0,00103	0,0014181	0,02049
T, К		345,8	345,8	345,8	346,27	346,6	576,5	576,5
s, кДж/кг∙К	6,576	6,576	7,176	0,98745	0,98745	0,992	3,2866	5,679
h,кДж/кг	3323,4	2235,16	2452,81	304,22	313,37	314,98	1363,7	2742,9

5 Регенеративный цикл ПТУ

Расчет регенеративного цикла ПТУ

Схема ПТУ с регенерацией

На рис. 4 представлена схема ПТУ с регенерацией. На ней: КА - котлоагрегат, Т – турбина, П1, П2, П3-теплообменники

h_pi определим из таблиц, а h_П_i из hs-диаграммы:

h_П1 =2760 кДж/кг;

h_П2 =2645 кДж/кг;

h_p₁ = 697,1 кДж/кг;

h_p₂ = 561,5 кДж/кг;

Определим α₁, α₂ и α₃:

;

где , т. к. работой насоса пренебрегли.

;

5.2 Тепловой баланс регенеративного цикла ПТУ

Тепловой расчет регенератора

Количество теплоты, поступающее с i-го отбора турбины на i-й регенеративный подогреватель:

Количество теплоты, выходящее с i-го подогревателя:

Тогда:

;

; ;

Котельный агрегат

Тепло, выделяющееся при сгорании топлива:

;

теплота, расходуемая на нагрев воды и ее превращение в пар:

Потери теплоты в котле составят:

Турбина

Эффективная мощность турбины

Механические потери в турбине составляют:

Конденсатор

Теплота, отводимая в конденсаторе:

Электрогенератор

Механические и электрические потери в электрогенераторе составляют:

Насос

Тепловой баланс регенеративного цикла:

;

Эксергетический баланс регенеративного цикла

Параметры окружающей среды:

T₀ = 273,15 К, h₀ = 84 s₀ = 0,2963 .

Котельный агрегат

В котлоагрегат входит поток воды, имеющий температуру Т_4Д при давлении p₁; эксергия воды:

В котлоагрегат вводится и теплота от горячего источника (горящее топливо); эксергия этой теплоты:

Из котла выходит пар с температурой Т₁ и давлением р₁; его эксергия

Поскольку полезная работа в котле не производится, то потери эксергии в котле:

Турбина

В турбину подается пар с начальными параметрами p₁ и T₁, параметры пара на выходе из турбины p_2Д и T_2Д. Соответственно:

Генератор

Конденсатор

Теплообменник 2

Теплообменник 1

Насос

Эксергетический баланс

6 Основные характеристики циклов ПТУ.

	Идеальный цикл	Действительный цикл	Действительный цикл с изменением параметра	Регенеративный цикл
q₁, кДж/кг	2964,16	2962,5	3008,42	2584,15
q₂, кДж/кг	1861,14	2084,32	2148,59	1726,44
l_T, кДж/кг	1115,9	892,7	870,59	841,6
l_H, кДж/кг	12,38	14,56	10,76	14,56
l_Ц, кДж/кг	1103,52	878,18	859,83	841,6
η_t	0,37	0,37	0,36	0,43
η_oi		0,796	0,796	0,76
η_i	0,37	0,29	0,28	0,33
D, кг/с	64,66	80,82	82,9	85,7
d_Э, кг/кВт·ч	3,325	4,16	4,26	4,41
Q₁, МДж/с	191,69	239,43	249,4	221,46
q_T, МДж/кВт·ч	9,858	12,31	12,83	11,39
Q₂ МДж/с	120,34	168,45	178,12
B, кг/с	7,084	8,85	9,22	8,18
b_Э, кг/кВт·ч	0,364	0,455	0,474	0,421
N_i, МВт	72,15	72,15	72,15	72,15
η_Э	0,365	0,292	0,28	0,316
η_ex	-	0,243	-	0,25

Вывод

Применение регенеративного цикла повысило термический, внутренний абсолютный, абсолютный электрический и эксергетический КПД цикла, снизило потери теплоты в конденсаторе турбины с охлаждающей водой. Наиболее эффективным для данной ПТУ является регенеративный цикл.

Список использованной литературы:

Анализ цикла паротурбинной установки. Методические указания по выполнению курсовой работы, Новосёлов И.В., Кузнецова В.В. Уфимский государственный нефтяной технический университет, 1999.