Программирование термодинамических процессов в среде ТURBO-PASCAL

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

 

Институт/

Факультет – ___ Энергетический институт ___________________

Направление – ___ Теплоэнергетика и теплотехника _____________

Кафедра – Атомные и тепловые электростанции ________

____________________________________________________

 

Моделирование тепловых схем ПТУ с применением теории графов

­­­­

^{Наименование лабораторной работы}

 

Отчет по лабораторной работе № 1

по курсу «Математическое моделирование и методы оптимизации»

^{Наименование учебной дисциплины}

 

 

Выполнил студент гр. 5Б21:

Туголуков В.В.

 

Проверил руководитель:

Ромашева О.Ю.

 

 

Томск – 2014

Постановка задачи:

тепловая схема, исходные данные, цель расчета.

Цель работы:

Составить математическую модель простейшей тепловой схемы ПТУ, работающей по идеальному циклу Ренкина, с целью решения системы уравнений тепловых балансов методом последовательных приближений с использованием теории графов.

Исходная тепловая схема влажно-паровой ПТУ изображена на рис.1.

 

 

Рис.1.

Элементы тепловой схемы:

· ПГ – парогенератор;

· ЧВД, ЧНД – части высокого и низкого давления турбины;

· П1, П2, П3 – регенеративные подогреватели (вода греется за счет конденсации пара из отборов турбины);

· С – сепаратор (из влажного пара отделяется вода, которая отводится в тепловую схему, а осушенный пар направляется для дальнейшей работы в турбине);

· ПП паровой пароперегреватель (отработавший в ЧВД турбины пар низкого потенциала перегревается паром более высокого давления счет конденсации последнего;

· К – конденсатор.

Исходные данные:

· P0 = 5,1МПа;

· δt0 =10C;

· δtпп1 =20С;

· δtпп2 =25С;

· Pк = 0,0041МПа;

· Хс1= 0,997;

· P1 = 3.06МПа;

· P2 = 0.765МПа;

· P3= 0.115 МПа;

 

 

Определение пара в работе

Определение параметров ДРЕНАЖА (вода в состоянии насыщения)

 

№	Из какого элемента (рис.2.)	Давление пара в элементе	Параметры дренажа
	ПП1	P1®	ts1=234.96°C, h1ʹ= 1013.57кДж/кг
	ПП2	P0®	ts0=265.18°C, h0ʹ=1160.73кДж/кг
	П1	P1®	ts1=234.96°C, h1ʹ=1013.57 кДж/кг
	П2	P2®	ts2=168.57°C, hs2ʹ= 712.93кДж/кг
	П3	P3®	ts3=103.56°C, h3ʹ=434.13 кДж/кг
	С	P3®	ts3=103.56°C, h3ʹ=434.13 кДж/кг
	К	PK®	tsk=29.39°C, hk= 123.19кДж/кг

Определение параметров ВОДЫ (недогретой до кипения) за паро-водяными подогревателями

№	Элемент тепловой схемы	Тип подогревателя	Греющий пар	Вода за подогревателем
	П1	поверхностный	P1(ts1)	tB1=ts1-θ =227.96°C	PB=1.2·P0 =0.918МПа	PB, tB1® hB1=980.65кДж/кг
	П2	смешивающий	P2(ts2)	tB2=ts2 =168.57°С	PB=1.2·P2 =5,88МПа	hB2=hs2 =712.95кДж/кг
	П3	смешивающий	P3(ts3)	tB3=ts3 =96.56°С	PB=P3 =0.115МПа	hB3=h3 =400.38кДж/кг

Определение параметров пара в характерных точках

№	Обозначения	Известные параметры	Определенные параметры пара
		P0=5.1МПа, t0=265.18°C®	h0=2846.41 кДж/кг, S0=6.0622 кДж/кг
		S0=6.0622кДж/кг, P1=3.06МПа ®	h1=2744.43 кДж/кг
	C	P3=0.115МПа, Xc=0.997®	hc=2674.41 кДж/кг
		S0=6.0622кДж/кг, P2=0.765МПа ®	h2=2494.99 кДж/кг
		S0=6.0622кДж/кг, P3=0.115МПа ®	h3=2571.95 кДж/кг
	ПП2	P2=0.765МПа, tПП2=240.18°C ®	hПП2=2930.65 кДж/кг
	ПП1	P1=3.06МПа, tПП1=214.96°C ®	hПП1=920,72 кДж/кг

Уравнения тепловых и материальных балансов элементов тепловой схемы

Неизвестные: α_ПП1, α₁, α_СВ, α_Х1, α_В1, α₃ , α₂ , α_В3, α_С, α_ПП2, α_СП, α_ОК.

№ уравнения	Уравнение	Обозн
	αПП1=(αСП·(hПП1-hC))/(h1-h1ʹ)	ПП1
	α1=(αB1·(hB1-hB2) - αПП2·(h0ʹ-h1ʹ))/(h1-h1ʹ)	П1
	αCB=(αC·(h3-hc))/(h3ʹ-hC)	С
	αСП=(αC·(h3ʹ-h3))/(h3ʹ-hC)	С
	αПП2=(αСП·(hПП2-hПП1))/(h0-h0ʹ)	ПП2
	αX1=α1+αПП1	-
	αB1=α0+αПП2	-
	αС=α0-α3-α2-αПП1	-
	α2=(αX1·(hB2-h1ʹ)+αПП1·(hb2-h1ʹ)+αB3·(hB2-hB3))/(h2-hB2)	П2
	αB3=(αB1-αПП1-αX1-(αX1·(hB2-h1ʹ))/(h2-hB2)+(αПП1*(hB2-h1ʹ))/(h2-hB2))/(1+(hB2-hB3)/(h2-hB2))	П2
	α3=(αОК*(hK-h3ʹ))/(h3-h3ʹ)	П3
	αОК=αВ3/(1+(h3-hK)/(h3-h3ʹ))	П3

Граф системы уравнений

αпп

αсп

αсв

α3

αсп

αс

αсв

α01

α1

αв2

αв1

αв

αв3

α2

αпп

αв2

α в3

αв1

α01

αпп1

αс

α01

αсп

α1

αсп

α01

αв1

αсв

α3

α2

αс

α1

αв3

αв

αв2

αпп

α2

Матрица

Исходная матрица для уравнений

Конечная вершина

Искомая вершина

αпп

α01

αсв

α1

αв1

α3

α2

αв3

αс

αв2

αсп

αв

αпп

α01

αсв

α1

αв1

α3

α2

αв3

αс

αв2

αсп

αв

Пример вычеркивания из исходной матрицы α_св:

Конечная вершина

Искомая вершина

αпп

α01

αсв

α1

αв1

α3

α2

αв3

αс

αв2

αсп

αв

αпп

α01

αсв

α1

αв1

α3

α2

αв3

αс

αв2

αсп

αв

Блок-схема

Ввод: αс=1, ε=0,02

αс=0,7

Да

αсп=... из 1

Нет

Вывод всех параметров

αсв=... из 1

αпп=... из 2

α01= … из 3

αв1=... из 7

α1=... из 6

αв2=... из 6

αв3=... из 5

α2=... из 5

αс=... из 9

α3=...

ααс=αс

αв=…

Программирование термодинамических процессов в среде ТURBO-PASCAL

 

Program TURBINA;

 

Var hk,KPD,B,AAc,E,h2i,h2,hc,hpp1,h1,h1i,hpp2,h0,h0i,A0,hB1,hB2,hB3,hki,h3,Acp,AcB,App,A01,AB1,AB2,A1,AB3,A2,AB,A3,Ac:real;

 

Begin

h2i:=798.50; h2:=2494.99; hc:=2766.46;

hpp1:=2875.41; h1:=2744.43; h1i:=1013.57;

hpp2:=2930.65; h0:=2846.41; h0i:=1160.73;

A0:=1; hB1:=980.65; hB2:=712.93;

hB3:=400.38; hki:=123.19; h3:=2571.95;

hk:=2118.02;

 

E:=0.01; Ac:=0.7;

 

Repeat

Acp:=Ac*((h2-h2i)/(hc-h2i));

AcB:=(Ac*h2-Acp*hc)/h2i;

App:=Acp*((hpp1-hc)/(h1-h1i));

A01:=Acp*((hpp2-hpp1)/(h0-h0i));

AB1:=A01+A0;

AB2:=(AB1*hB1-A01*h0i+A01*h1-AB1*h1)/(hB2-h1);

A1:=AB1-AB2-A01;

AB3:=(AB2*hB2-App*h1i+App*h2-AB2*h2)/(hB3-h2);

A2:=AB2-AB3-App;

 

AAc:=Ac;

 

Ac:=A0-App-A2-A1;

 

B:=(AAc-Ac)/Ac;

Until ABS(B)<=E;

AB:=(AB3*hB3+AcB*h3-AB3*h3-AcB*h2i)/(hki-h3);

A3:=AB3-AB-AcB;

 

KPD:=((A0*(h0-h1)+(A0-App-A1)*(h1-h2)+Acp*(hpp2-h3)+(Acp-A3)*(h3-hk))/(AB1*(h0-hB1)))*100;

 

Writeln('Acp=',Acp:7:4);

Writeln('AcB=',AcB:7:4);

Writeln('App=',App:7:4);

Writeln('A01=',A01:7:4);

Writeln('AB1=',AB1:7:4);

Writeln('AB2=',AB2:7:4);

Writeln('A1=',A1:7:4);

Writeln('AB3=',AB3:7:4);

Writeln('A2=',A2:7:4);

Writeln('AB=',AB:7:4);

Writeln('A3=',A3:7:4);

Writeln('Ac=',Ac:7:4);

Writeln('KPD=',KPD:2:0);

 

Readln;

End.

 

Результат: