2.4 Побудова i-S діаграми.
Мал. 2. Зміна стану пари в турбіні з одним регульованим відбором пари
в i-S - діаграмі.
На рис. 2. показано зміна в i-S - діаграмі 1 кг робочого тіла при проходженні його через турбіну при виході з відбору злегка перегрітої пари.
1-2 - адіабатне розширення пара без відбору;
2-3 - адіабатне розширення пара в ЦВД без втрат;
3-2 - адіабатне розширення пара в ЦНД без втрат;
1-4 - розширення з урахуванням тертя.
2.6. Визначення термодинамічних і техніко-економічних параметрів.
2.6.1. Конденсаційний режим роботи турбіни
Визначимо питому витрату пари на турбіну при номінальному режимі без відбору, при роботі в конденсаційному режимі:
d е н = 1 / (i1 - i6) ηм · ηел = 1 / (3185,3-2034,76) · 0,88 · 0,92 = 0,0010735 кДж / кг = 0,0010735 · 3,6 · 10 3 кг / (кВт · год) = 3,8646 кг / (кВт · год); (2.1)
де i1 - ентальпія пари на вході в турбіну в ЧВД, кДж / кг · год; i6 - ентальпія пара на виході з ЧНД, кДж / кг · год; ηм - механічний ККД турбіни; ηел - ККД електрогенератора.
При роботі до конденсаційному режимі (Dотб = 0) турбіна розвиває номінальну потужність, а весь пар проходить послідовно ЧВД, ЧНД і надходить в конденсатор.
Повна витрата пара складе:
DB Н = d е н · NH = 0,0010735 · 12590 = 13,52 кг / с = 48,672 т / год; (2.2)
де d е н - питома витрата пари на турбіну для вироблення номінальної потужності, кг / (кВт · год),
NH - номінальна потужність турбіни, кВт;
2.6.2.Работа турбіни з відбором.
Коефіцієнт β, називається коефіцієнтом недовиробітку, характеризує частку роботи, що не здійснюються паром з відбору ЦНД.
Визначимо показники паротурбінної установки при роботі в номінальному режимі з відбором:
Чисельник в цій залежності характеризує недовиробіток 1 кг пара в ЦНД, знаменник - вироблення 1 кг пара по всій турбіні.
Якщо з патрубка відбору взято кількість пара (Dотб ≠ 0), то потужність турбіни стане менше, тому що відібраний пар не зробить роботи в ЦНД. Щоб компенсувати цю недовиробіток корисної енергії, потрібно в турбіну ввести додаткову кількість пара замість взятого з відбору; це кількість пара буде менше взятого з відбору, так як він буде розширюватися як в ЦНД, так і в ЦВД. Додаткова кількість пара визначають як частку β від Dотб.
Повна витрата пара на турбіні при номінальному режимі, складе:
Витрата конденсату, що виходить з конденсатора при номінальному режимі DК Н. визначається різницею повної витрати пари на турбіну DB Н і витрати відбору Dотб Н:
DК Н = DB Н - Dотб Н = 19,011 - 9,5 = 9,511 кг / с = 34,2396 т / год; (2.5)
Витрата пара на регенерацію при номінальному режимі DР Н визначається, попередньо визначивши згідно з таблицею ентальпії киплячої рідини при тиску відбору (Pотб = 800 кПа) i4 'і тиску в конденсаторі (Pk = P2 = 4,75 кПа) i6':
де i4 'і i6' - ентальпія киплячої рідини при тиску Pотб і Pk відповідно; DК Н - витрата конденсату, що виходить з конденсатора при номінальному режимі.
Витрата пара на теплове споживання DТ Н визначається:
Визначимо кількість тепла QТ Н. опущеного на теплофікацію, тобто без обліку тепла на регенерацію:
Витрата палива на теплофікацію B Н Т в одиницю часу визначається:
де QН Р - нижча теплота згоряння палива, що дорiвнює нижчої теплоти згорання умовного палива (QН Р = QН У.Т. = 29300 кДж / кг).
Загальний витрата палива на номінальному режимі B Н визначається:
Витрата палива на виробництво електроенергії B Н Е визначається:
B Н Е = B Н - B Н Т = 1,817 - 0,665 = 1,152 кг / с. (2.11)
Питома витрата палива на вироблення електроенергії в н е і на теплове споживання в н т визначимо:
в н е = B Н Е / NH = 1,152 / 12590 = 0,0000915кг / Дж = 91,5 · 10 -6 кг / кДж; (2.12)
в н т = B Н Т / NH = 0,665 / 17141,113 = 0,0000387 кг / Дж = 38,7 · 10 -6 кг / кДж. (2.13)
Коефіцієнти корисної дії з вироблення електричної ηтец е і теплової ηтец т енергії при номінальному режимі роботи:
На ТЕЦ користуються економічним показником, в якому в чисельнику підсумовуються корисна вироблена електрична енергія і відпущена теплова енергія. Цю суму відносять до тепла, що виділився при горінні палива, і називають коефіцієнтом використання тепла палива.
K = (NH + QТ Н) / B Н · QН Р = (12590 + 17141,113) / 1,817 · 29300 = 0,5585. (2.16)
3.Раздельное виробництво теплової та електричної енергії на КЕС і в районних котелень.
Побудова процесів водяної пари в конденсаційної турбіни.
У паровій турбіні робоче тіло рухається з великими швидкостями і стикається з поверхнями її деталей; внаслідок цього як усередині самого тіла, так і при зіткненні з металевими поверхнями виникає тертя. На подолання тертя витрачається частина корисної енергії, і тому робота 1 кг пара буде менше, ніж робота ідеальної (без втрат) турбіни h0 = i1 - i2. Процес розширення робочого тіла з урахуванням втрат на тертя показано на i-S діаграмі. Ентальпія пари в кінці реального процесу розширення (точка6) позначається i6. а внутрішня робота 1 кг пара з урахуванням втрат на тертя (її позначають hi) складе: hi = i1 - i6.
Порівнюючи роботи ідеального двигуна h0 і внутрішньої роботи hi дійсного двигуна проводиться по ККД, який називається внутрішнім відносним ККД турбіни:
Знання значення внутрішнього відносного ККД дає можливість визначити в i-S діаграмі точку, що характеризує стан, а, отже, і ступінь сухості (і інші параметри) пара, що виходить з турбіни. Значення ентальпії пари після розширення в турбіні визначається з виразу: i6 = i1 - h0 · ηoi = i1 - (i1 - i2) · ηoi.
На i-S діаграмі відкладають значення i6 і проводять горизонтальну лінію i6 = const; ступінь сухості в точці 6 не повинна бути менше 0, 9, щоб виключити ерозійний знос робочих лопаток останніх ступенів.
3.1.Определеніе термодинамічних і техніко-економічних параметрів КЕС і районних котелень.
При позначенні витрат пара і палива при роздільному виробництві електрики і тепла, використовуємо нижній індекс 'P' (що означає «окремо»).
Для обчислення питомої витрати пари d е на турбіну потрібно визначити внутрішню роботу 1 кг пара при наявності регенерації, для чого попередньо визначається частка відбору α на регенерацію.
Внутрішню роботу 1 кг пара з урахуванням втрат на тертя:
Питома витрата пара для вироблення електроенергії при номінальному режимі:
Повна витрата пара DBР Н:
Витрата умовного палива ВЕР Н:
Питома витрата палива на вироблення електроенергії:
Витрата умовного палива на вироблення пара в котельні:
Електричний коефіцієнт корисної дії КЕС:
ηкес е = 1 / в н ер · QН Р = 1 / 118,2 · 10 -6 · 29300 = 0,2888 (3.8)
Загальний витрата палива при роздільному виробництві енергії:
Коефіцієнт використання тепла палива при роздільному виробництві енергії:
4.Анализ показників ефективності ТЕЦ і КЕС.
Аналізуючи виробничі розрахунки, потрібно зіставити витрачений паливо обох варіантів ТЕЦ і КЕС разом з котельні і вироблення електрики на ТЕЦ і КЕС.
Економія палива в комбінованій установці в порівнянні роздільним установкою:
Цей результат дозволяє зробити висновок про те, що комбіноване виробництво тепла та електроенергії на ТЕЦ вигідніше, ніж роздільне виробництво на КЕС і в районних котелень. Економія палива досягається 10,136%. Порівняння електричних ККД ТЕЦ і КЕС показує:
5.Определеніе характеристик конденсаційної турбіни і побудова діаграми режимів її роботи.
Важливою характеристикою турбіни служить витрата пара на холостий хід, відповідний такого режиму її роботи, при якому турбіна, не проводячи електричної енергії, обертається з номінальним числом оборотів. При такому режимі експлуатації робота, що здійснюються парою, витрачається на подолання власних втрат установки.
Витрата пара на холостий хід прийнято виражати часткою х витрати пари при номінальному навантаженні:
де х - коефіцієнт холостого ходу турбіни; DB Н - витрата пари на турбіну при номінальному режимі, без відбору.
Величину DB Н в даній формулі позначають DКMAX. При роботі турбіни без відбору вона виробляє номінальну потужність тільки парою, що надійшли в конденсатор. У режимі роботи з відбором пари частину номінальної потужності буде вироблятися відібраним паром, отже, кількість пара, що надійшов в конденсатор, буде менше, ніж при роботі в режимі відбору. Кількість пара, що надійшов в конденсатор при роботі в режимі відбору, є максимальним, і на нього розраховується ЦНД турбіни і пропускна здатність конденсатора.
Електричне навантаження, яку необхідно підводити ззовні для обертання валу, що не витрачаючи пар (електрична потужність холостого ходу):
«-» вказує на те, що вона повідомляється установці.
При сталості витрати пари на турбіну при номінальному режимі з відбором DB Н = const можливо змінювати значення електричної потужності за рахунок зміни кількості відібраного пара. При збільшенні відбору до значень, що перевищують номінальне, значення електричної потужності зменшується, так як все більша кількість пара буде проходити через ЦНД. Крайнім (максимальним відбором) при такому способі буде режим, при якому всі кількість пара DB Н. надійшов в турбіну, пройшовши
ЦВД, надійде в відбір. Електрична потужність ЦВД при витраті пари на турбіну DB Н:
При зменшенні кількості відбору нижче номінального потужність турбіни буде зростати, стаючи більше номінальної. Крайнім режимом в цьому випадку буде такою, при якому в ЦНД і конденсатор буде надходити то максимальна кількість пара, на який вони розраховані. Потужність пікового режиму:
Для зручності побудова діаграми режимів турбіни параметри точок зведемо в таблицю.
Деякі або всі точки діаграми роботи турбіни:
Діаграма режимів роботи турбіни представлена на малюнку. За діаграмою визначаємо значення потужності в точці 7: NТ Н = 2,9 МВт.
Список використаних джерел
Кириллин В.А. Сичов В.В. Шейндлін А.Є. Технічна термодинаміка, 2-е видання, М: Енергія, 1974.
Кушнирев В.І. Лебедєв В.І. Павленко В.А. Технічна термодинаміка та теплопередача: підручник, 1-е видання, М: Стройиздат, 1986.
Новиков І.І. Термодинаміка: навчальний посібник, 1-е видання, М: Машинобудування, 1984
Схожі роботи:
Книга >> Економічна теорія
газ спалюють в котлах КЕС і ТЕЦ з використанням традиційних. ускладненням термодинамічної циклу. ТЕЦ. особливо в холодних районах. напроізводствотепловой і електріческойенергііна станціях з комбінованою виробленням енергії виробляється наоснове.
Проектування тепловойелектріческой станції для забезпечення міста з населенням 190 тисяч жителів
Дипломна робота >> Фізика
На АТЕЦ, як і на звичайній ТЕЦ. виробляється теплова і електріческаяенергія. а на АСТ - тільки теплова. на водосховища нижніх ступенів. На основі ГЕС східних районів формуються промислові комплекси, які спеціалізуються на енергоємних виробництвах.
Реферат >> Промисловість, виробництво
тепловойенергіі для термохімічного розкладання води і отримання водню; Системи отримання електріческойенергіі. Сонячні електростанції наосноветермодінаміческого.
Енергія ентропія енергетика Ідеї І Пригожина та їх значення для сучас
Курсова робота >> Фізика
термодинамічної рівноваги - виробництво ентропії. Виробництво. тепловими (ТЕС): конденсаційними (КЕС), теплофікаційними (ТЕЦ. енергії в теплову і електричну. Основу Ядерна енергетика складають атомні електростанції (АЕС). Джерелом енергііна.