Контрольная работа по "Теплотехнике"

Задача 1

Рассчитать термический и внутренний КПД цикла ПТУ с промежуточным перегревом пара. Паротурбинная установка использует водяной пар следующих начальных параметров: [pic 1]МПа и [pic 2]. Давление в конденсаторе [pic 3]. При давлении [pic 4] производится промежуточный перегрев пара до температуры [pic 5], относительные внутренние КПД [pic 6] [pic 7] [pic 8]. Определить (и сравнить) термический и внутренний КПД цикла Ренкина, и максимальную влажность пара в турбине для цикла без промежуточного перегрева пара. Представить цикл ПТУ в T,s- диаграмме и процессы в турбинах в h,s- диаграмме.

Решение: Определим сначала термический и внутренний КПД цикла Ренкина, и максимальную влажность пара в турбине для цикла без промежуточного перегрева пара. Паротурбинная установка работает по циклу Ренкина при начальных параметрах пара [pic 9] и [pic 10]. Давление пара в конденсаторе [pic 11].

Изобразим принципиальную схему установки и её термодинамический цикл на энтропийных диаграммах. Определим параметры рабочего тела в характерных точках цикла. Принципиальная схема простой конденсационной паросиловой установки приведена на рисунке 1.1.

[pic 12]

Рисунок 1.1 – Принципиальная схема паросиловой конденсационной
установки    

[pic 13]

Рисунок 1.2 –Цикл Ренкина в hS- и TS- координатах (необратимый цикл)

1-2(2д) – изоэнтропный процесс расширения пара в турбине; 2(2д) - 2’ – изобарно-изотермический процесс отвода теплоты в конденсаторе; 2’-3(3д) – изохорный процесс подачи воды в котел под давлением при работе питательного насоса; д – действительный (реальный).

В цикле ПТУ приняты следующие обозначения энтальпий: h1 – энтальпия пара перед турбиной; hк - энтальпии пара на выходе из турбины при обратимом процессе его расширения; ctк’ – энтальпия воды в состоянии насыщения на выходе из конденсатора; ctпв – энтальпия в конце обратимого процесса сжатия воды в насосе. Введение обозначения “ct” для энтальпии жидкой фазы воды сделано теплоэнергетиками в целях отличия энтальпии жидкой фазы воды от паровой.  Индекс “пв” относится к параметрам воды на входе в паровой котел, в теплоэнергетике такая вода называется питательной.

Определяем параметры воды и водяного пара в характерных точках цикла Ренкина (рис. 1.2).

Точка 1 находится в области перегретого пара на пересечении изобары [pic 14] и изотермы [pic 15] на h-S диаграмме. Свойства пара в этом состоянии: удельный объем [pic 16]; энтальпия [pic 17] энтропия [pic 18]

Точка 2. Из условия [pic 19] и [pic 20] устанавливаем, что точка 2 находится в области влажного пара на пересечении изобары[pic 21] и изоэнтропы [pic 22]. Тогда значения удельного объема [pic 23],энтальпии [pic 24] и степени сухости х2 = 0,76.

По  таблице II Термодинамические свойства воды и водяного пара в состоянии насыщения (по давлению) [pic 25] определяем:

[pic 26][pic 27][pic 28][pic 29]

[pic 30]

[pic 31] скрытая теплота парообразования;

[pic 32][pic 33]

Таблиц влажного насыщенного пара не существует, поэтому удельный
объем υ, энтальпию i и энтропию S влажного пара определяем по формуле:

[pic 34],

[pic 35],

Для точки 3 берем параметры с одним штрихом;

Точка 3 характеризует состояние насыщенной жидкости при [pic 36].

[pic 37]

[pic 38]

[pic 39]