Уравнение теплового баланса имеет вид

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

 

к выполнению курсового проекта

по курсу “ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ ”

 

(для студентов специальности 6.050701 – электротехнические системы электропотребления дневной и заочной формы обучения)

 

 

МАРИУПОЛЬ ПГТУ 2007

 

УДК 536.2.076.5 621.51 (077)

 

Методические указания к выполнению курсового проекта

по курсу “Энергетические установки” (для студентов специальности 6.050701 – Электротехнические системы электропотребления дневной и заочной формы обучения)./ Сост.: М.В.Медведева – Мариуполь: ПГТУ, 2007. – 17 с.

 

 

В методических указаниях рассмотрен расчет тепловой схемы паротурбинной установки на примере турбины ПТ-25-90. Расчет включает: предварительное построение теплового процесса расширения пара в турбине в h-s –диаграмме, тепловой расчет регенеративной схемы турбоустановки, расчет подогревателей и расчет экономических показателей ПТУ. Приведен список необходимой литературы.

 

Составил: ассистент Медведева М.В.

 

Отв. за выпуск доц., к.т.н. Евченко В.Н.

 

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

 

Курсовой проект выполняется студентами в течение семестра в соответствии с индивидуальным заданием. Исходные данные для расчета приведены в таблице (вариант выбирают по номеру в журнале).

Расчетно-пояснительная записка должна содержать:

- титульный лист;

- задание на курсовой проект;

- аннотация;

- содержание;

- введение

- описание тепловой схемы паротурбинной установки (ПТУ);

- предварительное построение теплового процесса расширения пара в турбине в h-s-диаграмме;

- тепловой расчет регенеративной схемы турбоустановки;

- расчет подогревателей;

- расчет экономических показателей ПТУ с регенерацией;

- выводы по результатам проведенных расчетов;

- список используемой литературы.

 

В пояснительной записке необходимо представить принципиальную тепловую схему ПТУ в соответствии с заданием и тепловой процесс расширения пара в турбине в h-s-диаграмме.

Вычисления проводить в системе единиц СИ. Расчетные формулы необходимо приводить с пояснением входящих в них величин.

Полностью оформленный курсовой проект сдается руководителю на проверку не позднее, чем за неделю до защиты. Защита проектов студентами проводится по предварительно составленному графику перед комиссией, состоящей из двух преподавателей. Оценка выставляется с учетом уровня знаний и качества выполнения работы. Защита курсовых проектов должна быть завершена до начала экзаменационной сессии.

 

 

ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ

 

Расчет паровой турбины ведется на экономическую мощность, которая составляет 80¸90% номинальной мощности, т.е.

N _{э к}=(0.8¸0.9) N _э.

Пример теплового расчета паровой турбины типа К-25-90, для которой заданы: номинальная мощность N _э=25МВт; начальные параметры пара р_о=8.83МПа,t_o=535 ^оС;

температура питательной воды t_п.в.=218 ^оС; давление в конденсаторе р_к=3.34кПа; давление в деаэраторе р_д=0.6 МПа., приведен в [1].

Рассмотрим тепловой расчет паровой турбоустановки поэтапно.

 

 

1 ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ ПОСТРОЕНИЕ ТЕПЛОВОГО ПРОЦЕССА РАСШИРЕНИЯ ПАРА В ТУРБИНЕ В h-s -ДИАГРАММЕ

 

Тепловой расчет турбины начинается с предварительного построения теплового процесса в h-s-диаграмме. Для этого, зная начальные и конечные параметры пара, определяют потери давления в паровпускных и регулирующих клапанах турбины, а также в выхлопном патрубке

и ориентировочно задаются относительным внутренним КПД турбины.

Потерю давления в стопорном и регулирующих клапанах обычно принимают 3¸5% от абсолютного давления свежего пара перед турбиной р_о. Таким образом, давление перед соплами 1 ступени

р_о^/ = (0.97¸0.95) р_о. (1.1)

 

Потери давления в выхлопном патрубке определяются по формуле

Dр_к = l(с _п /100)² р _{к =} р₂ – р_к, (1.2)

 

где l - опытный коэффициент, рекомендуется l=0.05¸0.1;

с _п –скорость пара в выхлопном патрубке, м/с, (для турбин типа К: с _п =100¸120 м/с);

р _к –давление пара в конденсатор, Па;

р₂ – давление пара за последней ступенью турбины, Па.

Предварительное построение теплового процесса в h-s-диаграмме для конденсационной турбины производится следующим образом (рис. 1). Находится исходная точка процесса

(т.1), определяемая начальными параметрами р _о и t_o. Учитывая потери давления на дросселирование в стопорном и регулирующих клапанах, находим точку 1^/ с параметрами р^/_о и t_o^/. Затем проводим адиабату до пересечения с изобарой р₂,получаем точку 2t.

Зная начальные и конечные параметры пара, по h-s-диаграмме можно найти общий изоэнтропийный теплоперепад, приходящийся на турбину

 

Н_о=(i _o-i _{2 t}). (1.3)

 

Используемый теплоперепад в турбине

 

Н_i = Н_оh _{о i}, (1.4)

 

где h _{о i} –относительный внутренний КПД:

 

h _{о i} = h _{о е} / h _м, (1.5)

 

где h _{о е} – относительный эффективный КПД, (h _{о е} =0.8¸0.82);

h _м – механический КПД (h _м =0,975¸0,985).

 

Из точки 1^/откладываем величину Н_i и на пересечении с изобарой р₂ находим точку 2.Соединив точки 1 и 2 плавной линией, получаем действительный процесс расширения пара в турбине.

Построив тепловой процесс, приступают к тепловому расчету регенеративной схемы турбоустановки.

 

Рисунок 1 - Тепловой процесс расширения пара в турбине

 

 

2 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ РЕГЕНЕРАТИВНОЙ СХЕМЫ ТУРБОУСТАНОВКИ

 

При расчете тепловой схемы необходимо учитывать:

1) потери давления в паропроводах регенеративного отбора от турбины до подогревателя 5% давления пара в отборе;

2) температурный перепад (недогрев) между греющим паром отбора и питательной водой на выходе из подогревателя

Dt=t _Н– t _В = 4¸7 ^оС;

3) основной конденсат в охладителях эжекторов повышает свою температуру на 3,5¸6,5 ^оС;

4) расход рабочего пара на эжектор принимаем равным 1% расхода пара на турбину. В деаэратор поступает добавка химически очищенной воды (ХОВ) в количестве 3% с температурой 100 ^оС и отсосы пара из переднего концевого уплотнения в количестве 0.5% от расхода пара на турбину. Таким образом, общая добавка к питательной воде, проходящей через подогреватели высокого давления составляет 4,5%.

5) потери тепла на излучение в подогревателях составляет 1¸3% в зависимости от ступени подогрева.

Подогрев воды в отдельных подогревателях принимают приблизительно равным:

а) в подогревателях низкого давления (ПНД)

Dt₁= , (2.1)

где t _д - температура питательной воды на выходе из деаэратора, ^оС;

t _эж - температура воды на выходе из охладителя эжекторов, ^оС.

 

б) в подогревателях высокого давления (ПВД)

Dt₂= , (2.2)

где t _п.в.- температура питательной воды на выходе из последнего ПВД, ^оС;

n₂ - число ПВД.

Все основные параметры регенеративной схемы заносят в таблицу 2.1. При ее составлении используют h-s-диаграмму теплового процесса расширения пара в турбине и термодинамические свойства воды и водяного пара [2].

 

Таблица 2.1 - Основные расчетные параметры регенеративной схемы

по пару и воде

Наименование	Подогреватели	Деаэ- ра- тор	Эжект-ор	Конден-сатор
П1	П2	П3	П4	П5
Давление греющего пара в отборе, р, МПа
Давление греющего пара в подогревателе, р/, МПа
Температура насыщения греющего пара, t н, оС
Температура воды на выходе из подогревателя, tв, оС
Энтальпия воды на выходе из подогревателя,i //, кДж/кг
Энтальпия воды на входе в подогреватель, i /, кДж/кг
Энтальпия греющего пара отборов, i, кДж/кг
Энтальпия конденсата греющего пара отборов, iк , кДж/кг

 

 

3 РАСЧЕТ ПОДОГРЕВАТЕЛЕЙ

 

Расчет выполняют согласно тепловой схеме (рис.2), начиная с ПВД.

Подвод пара к турбине перед стопорным клапаном принимаем за 100% (a=1).

Для определения относительных расходов пара регенеративных отборов на подогрев питательной воды составляем уравнения тепловых балансов для подогревателей, деаэратора, охладителя эжекторов.

 

Подогреватель П1

Уравнение теплового баланса имеет вид

a_I(i_I-i _кI)=1.045(i_I ^//-i_I ^/) К, (3.1)

откуда относительный расход пара первого отбора

 

a_I = , (3.2)

 

где К – коэффициент, учитывающий отдачу тепла в окружающую среду.

 

Подогреватель П2

Из уравнения теплового баланса

 

a_II(i_II-i _кII)+ a_I(i _кI-i _кII)= 1.045(i _II^//-i_II ^/) К, (3.3)

 

определяем относительный расход пара

 

a_II = . (3.4)

 

Деаэратор

 

 

Энтальпию химически очищенной воды, подаваемой в деаэратор, принимаем i_в=419кДж/кг. Приближенно оцениваем величину теплового перепада, перерабатываемого на регулирующей ступени, h_ок=209.5 кДж/кг. В соответствии с этим, энтальпия пара отсоса из переднего уплотнения составит i_отс = i_о – h_ок.

Уравнение теплового баланса для деаэратора имеет вид:

 

a_отс i_отс +(a_I +a_II) i_кII+ i_дa_д+ i_вa_в+(1- a_I-a_II-a_Д) i_III^//К=1.045i_д^//, (3.5)

 

откуда относительный расход пара

 

a_Д = . (3.6)

 

 

Рисунок 2 – Принципиальная тепловая схема паротурбинной установки

 

 

Подогреватель П3