Министерство образования и науки Российской Федерации
федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего образования
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Институт Энергетический
Направление подготовки 130301 «Теплоэнергетика и теплотехника»
Кафедра АТЭС
Отчет по лабораторной работе №2
на тему: «Исследование экономичности циклов паротурбинных установок»
Выполнила студентка гр. 5Б4ВБалахнина Ю.Е
Дата сдачи работы преподавателю _____ ___________ 20____г.
Принял ассистент кафедры АТЭС _________ Зайцев А.С.
(Ученая степень, ученое звание, должность) (Подпись) (Ф.И.О)
____ __________ 20___г.
(Дата проверки)
Томск – 2017 г.
Цель работы: исследование влияния на термический КПД и на степень сухости пара на выходе из цилиндров следующих параметров паротурбинной установки: р0, t0, рК, рРАЗД.
Исходные данные:
Таблица 1. Исходные данные
Объект изучения: идеальная паротурбинная установка (ПТУ), работающая по циклу:
1– Ренкина на перегретом паре;
2– с однократным газовым промперегревом (ЦВД+ПП+ЦНД);
3– Ренкина на насыщенном паре;
4– с внешней сепарацией (ЦВД+С+ЦНД);
5– с внешней сепарацией и паровым ПП (ЦВД+С+ПП+ЦНД).
Работа 1. Цикл Ренкина на перегретом паре. ( ht=f(р0), ht=f(t0), ht=f(рК);)
Рисунок 1- Схема цикла Ренкина
Рисунок 2 – Результат аргумента – давление свежего пара
Вывод: при увеличении значения давления свежего пара термический КПД цикла увеличивается лишь до определенного значения. Такое изменение КПД объясняется тем, что с увеличением начального давления относительное увеличение теплоты, подведенной к рабочему телу q1 сперва возрастает, а затем уменьшается, в то время как относительное изменение теплоты, отведенной от рабочего тела в цикле ПТУ q2изменяется с постоянной интенсивностью. Необходимо отметить нецелесообразность использования давления выше представленной точки пика. Оптимальное значение давления свежего пара для достижения максимального КПД Po = 33,86 Мпа.
Рисунок 3- Результат аргумента – температура свежего пара
Вывод: Очевидно, что при повышении начальной температуры пара повышается средняя температура подвода теплоты, а это при неизменных значениях начального давления р1 и давления в конденсаторе р2 приводит к повышению термического КПД цикла. Причем теоретически ограничения по температуре нам могут быть установлены только металлом, из которого изготовлен аппарат.
Рисунок 4 – Результат аргумента – давление отработавшего пара
Вывод: Термический КПД цикла паротурбинной установки существенно зависит от давления пара в конденсаторе, поскольку оно определяет температуру конденсации пара, которая является средней температурой отвода теплоты в цикле. При уменьшении давления температура конденсации пара, а, следовательно, и температура отвода теплоты в цикле, понижаются и термический и внутренний КПД цикла возрастают.
Работа 2 – Цикл с однократным газовым промперегревом (ЦВД+ПП+ЦНД);
Рисунок 5 – Схема цикла с однократным газовым промперегревом
Рисунок 6 – Результат аргумента – разделительное давление
Вывод: Оптимальное значение для разделительного давления в цикле с однократным «газовым» промперегревом пара Рр = 2,786 Мпа. При данном давлении наблюдается максимальное значение термического КПД и минимальные затраты на создание данного давления. Значение КПД близко к значению КПД в цикле Ренкина.
Рисунок 7 – Результат аргумента – давление свежего пара
Вывод: существует оптимальное значение давления начала вторичного перегрева пара, при котором обеспечивается максимальный прирост термического КПД цикла Т за счет вторичного перегрева. Оптимальное значение Ро = 27,57 МПа. Необходимое давление значительно ниже давления, которое используется в цикле Ренкина. КПД же, в свою очередь, близки по значениям.
Рисунок 8 – Результат аргумента – температура свежего пара
Рисунок 9 – Результат аргумента – температура после ПП1
Вывод: При увеличении значения температуры свежего пара или пара после ПП1, значение термического КПД увеличивается.
Задание 3 – ЦиклРенкина на насыщенном паре
Рисунок 10 – Результаты аргумента – давление свежего пара
Вывод: Термический КПД цикла Ренкина на насыщенном паре ниже, чем КПД цикла Ренкина на перегретом паре.
Рисунок 11 – Результаты аргумента – давление отработавшего пара
Задание 4 – Цикл с внешней сепарацией ht=f(рРАЗД); и ht=f(р0), ht=f(рК) (при рРАЗД оптимальном);
Рисунок 12 – Схема цикла с внешней сепарацией
Рисунок 13 – Результат аргумента – разделительное давление
Вывод: Термический КПД цикла достигает своего максимума при определенном разделительном давлении, называющиеся оптимальное. Оптимальное давление равно 0,186 Мпа.
Рисунок 14 – Результат аргумента – давление свежего пара
Вывод: При увеличении давления, термический КПД возрастает. Оптимальное значение давления свежего пара Ро=18,57 МПа.
Рисунок 15 – Результат аргумента – давление отработавшего пара
Вывод: Давление отработавшего пара в цикле с однократной внешней сепарацией значительно ниже, чем давление отработавшего пара в цикле Ренкина.
Задание 5 – Цикл с внешней сепарацией и паровым ПП ht=f(рРАЗД); и ht=f(р0), ht=f(рК) (при рРАЗД оптимальном);
Рисунок 16 – Схема цикла с внешней сепарацией и паровым ПП
Рисунок 17 – Результаты аргумента – разделительное давление
Вывод: при увеличении значения разделительного давления после ЦВД термический КПД цикла возрастает до некоторого максимального значения. После достижения точки оптимума значение КПД уменьшается. Оптимальное значение Рр = 0,779МПа.
Рисунок 18 – Результат аргумента – давление свежего пара
Вывод: При увеличении значения давления свежего пара увеличивается значение термического КПД цикла. Полученное значение выше, чем значение в цикле Ренкина при насыщенном паре.
Рисунок 19 – Результат аргумента – давление отработавшего пара
Вывод: При увеличении давления отработавшего пара уменьшается значение термического КПД цикла. Связано это с потерей теплоты и уменьшении работы цикла.
Заключение
Вывод:
В ходе выполнения лабораторной работы были построены зависимости термического КПД от входных параметров: давления отработавшего пара, давления свежего пара, разделительного давление после ЦВД. Учитывали влияние начальной температуры и температуры пароперегревателя. Полученные результаты помогли сделать следующие заключения:
1. Термический КПД цикла достигает своего максимума при определенном разделительном давлении, называющиеся оптимальное.
2. В цикле с одноступенчатым паровым промперегревом повышение разделительного давления влечет повышение влажности, что в свою очередь вызывает уменьшение относительного, а также абсолютного КПД.
3. В цикле с внешней сепарацией и одноступенчатым паровым промперегревом пара термический КПД достигает своего максимума при определенном разделительном давлении, называющиеся оптимальное. повышение разделительного давления больше оптимального влечет повышение влажности, а также большее подведение теплоты, чем приращение теплоперепада, что в свою очередь вызывает уменьшение абсолютного КПД.
4. Цикл Ренкина для перегретого пара является оптимальным циклом работы ПТУ.
