Сравнение результатов анализа необратимого цикла ренкина по трем методам

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ        5

1 ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ПАРОСИЛОВОЙ УСТАНОВКИ

1.1 Котел        8

1.2 Турбины        10

1.3 Конденсатор        13

2 АНАЛИЗ ЦИКЛА РЕНКИНА МЕТОДОМ КОЭФФИЦИЕНТОВ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ        15

3 АНАЛИЗ ЦИКЛА РЕНКИНА ЭНТРОПИЙНЫМ МЕТОДОМ РАСЧЕТА ПОТЕРЬ РАБОТОСПОСОБНОСТИ        21

4 АНАЛИЗ ЦИКЛА РЕНКИНА ЭКСЕРГЕТИЧЕСКИМ МЕТОДОМ РАСЧЕТА ПОТЕРЬ РАБОТОСПОСОБНОСТИ        27

5 СРАВНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ АНАЛИЗА НЕОБРАТИМОГО ЦИКЛА РЕНКИНА ПО ТРЕМ МЕТОДАМ        30

ЗАКЛЮЧЕНИЕ        34

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК        35

ВВЕДЕНИЕ

Необходимость электрической энергии для современного производства и быта человека общеизвестна. Электрическую энергию производят на электрических станциях, использующих различные виды природной энергии.

Промышленное значение имеет тепловая химически связанная энергия органического топлива, гидравлическая энергия рек, энергия деления атома ядра (ядерного топлива).

Основными являются тепловые электростанции на органическом топливе (ТЭС), производящие около 70% электроэнергии в мире.

На тепловых станциях используют топливо твердое (уголь, торф, сланцы, лигнит), жидкое (мазут), газообразное (природный газ).

Для приводов электрических генераторов на ТЭС применяют, как правило, паровые или газовые турбины.

В основе работы паросиловой установки станции лежит термодинамический цикл Ренкина. Главной характеристикой станции является ее экономичность (коэффициент полезного действия).

Существует много решений повышения КПД электростанции, это такие, как регенеративный подогрев питательной воды, теплофикация и прочее.

В данной курсовой работе будет рассмотрен анализ цикла Ренкина тремя способами: методом коэффициентов полезного действия, энтропийным и эксергетическим методами. Особенностью первого метода является оценка эффективности паросиловой установки в целом при помощи системы различных коэффициентов полезного действия, энтропийный же метод основан на расчете потерь работоспособности с использованием известной теоремы Гюи-Стодолы, которая позволяет, помимо оценки эффективности всей установки, определить относительную величину необратимых потерь в каждом из элементов установки, в третьем методе, который является наиболее информативным методом, используется понятие эксергии, как возможность оценки потерь в отдельных элементах избегая расчета всей установки в целом [1].

Прежде всего, перечислим основные необратимые потери, которые возникают в тракте паросиловой установки.

Потери, вызванные внешней необратимостью:

– при теплообмене между продуктами сгорания топлива и рабочим телом, т.е. в процессе парообразования) из-за большой разницы температур между ними;

– при теплообмене горячих газов и рабочего тела (пара) с окружающей средой из-за несовершенства тепловой изоляции в топке котла, а также вдоль всего тракта установки.

Потери, вызванные внутренней необратимостью процессов рабочего тела, составляющих цикл установки: потери при течении пара в проточной части, обусловенные трением в пограничном слое и местными сопротивлениями (при сжатии в насосе, расширении пара в турбине, течении пара по трубопроводам).

Следует отметить что, отобразить на диаграмме цикл можно лишь влиянием потерь, вызванных внутренней необратимостью. Действительный процесс адиабатного расширения в турбине (рис.2) заканчивается в точке 2д, а процесс адиабатного сжатия в насосе – в точке 4д, смещенных в Т-s диаграмме вправо относительно точек 2 и 4 идеального цикла соответственно. Величина смещения определяется степенью несовершенства реальных турбины и насоса, т.е. их относительными внутренними к.п.д., определяемыми экспериментально. В результате работа турбины будет меньше на величину i2д – i2, эквивалентную площади 2-2д d-c-2 на рис.2, а работа, затрачиваемая на сжатие в насосе больше на i4д – i4 (площадь 4-4д-b-a-4), чем в идеальном цикле. На диаграмме цикла хорошо видно, что при расширении в турбине потеря работы будет меньше работы трения (площадь 1-2д-d-c-1) [2]. Это объясняется тем, что теплота, выделяющаяся при трении, в адиабатном процессе воспринимается самим рабочим телом и приводит к дополнительному его расширению, в результате чего производится работа, которая частично компенсирует потери на трение. Для насоса (или компрессора) расширение рабочего тела за счет теплоты трения (площадь 3-4д- b-a-3) играет вдвойне отрицательную роль, так как требует дополнительных затрат работы на сжатие помимо затраты работы на преодоление сил трения.