8977
.pdf40
6.Определяем потери работоспособности в электрогенераторе.
Вэлектрогенератор поступает не поток рабочего тела, а механическая энергия от турбины.
Очевидно, что механические и электрические потери в генераторе рав-
ны:
Используя (2.33), (2.25) и (2.12), получим:
Потери передаются в виде теплоты элементам конструкции генера-
тора при постоянной температуре, т. к. режим работы установки стационар-
ный. Считая в первом приближении, что эта температура близка к темпера-
туре Т0 окружающей среды, получим для величины прироста энтропии, ис-
пользуя известное выражение
⁄
следующее уравнение:
Величина потери работоспособности в электрогенераторе составляет:
т. е. равна механическим и электрическим потерям в электрогенераторе по
(2.61).
В электрогенераторе происходит преобразование механической энер-
гии в электрическую. Тепловые потоки здесь отсутствуют. Поэтому эксерге-
тический КПД электрогенератора равен величине (табл. 2 Приложе-
ния).
41
7. Проверяем правильность произведенных расчетов по уравнению баланса работоспособностей
Величину максимальной полезной работы установки определяют в со-
ответствии с (1.33) по уравнению
( )
в котором величина находится по (2.38).
Величина электрической работы , полученная из уравнения (2.65),
должна совпадать с величиной этой работы, подсчитанной в предыдущем разделе из уравнения (2.35).
8. |
Определяем коэффициент потери работоспособности уста- |
новки |
\ |
|
|
|
⁄ |
где |
. |
9. |
Определяем относительный коэффициент работоспособности |
(или степень термодинамического совершенства) установки.
Поскольку
этот коэффициент с учетом (1.35) и (1.38) равен эксергетическому КПД установки:
В последних уравнениях не учтена эксергия питательной воды (кон-
денсата), т. к. она циркулирует внутри установки, не выходя за ее пределы.
42
10. Определяем абсолютный эффективный КПД установки.
где термический КПД обратимого цикла Карно, осуществляемого в интерва-
ле температур Тт - Т0
Определѐнная таким образом величина должна совпасть с вели-
чиной, найденной в предыдущем разделе из уравнения (2.40).
11. Определяем относительные потери работоспособности в от-
дельных элементах установки, разделив уравнение (2.65) на величину .
12. Строим диаграмму потоков эксергии как показано на рис. 2.6,
приняв за 100% эксергию теплоты, выделяющейся при сгорании топлива,
равную по величине , определяемую уравнением (2.66).
Рис.2.6 . Диаграмма потоков эксергии, %
43
2.4. Расчет основных показателей экономичности паросиловой
установки
Основными показателями экономичности паросиловой установки яв-
ляются удельный расход пара и удельный расход топлива.
1.Удельный расход пара d, кг/Вт∙ч, показывает, какое количество пара
вкилограммах необходимо для выработки установкой одного киловатт-часа электроэнергии:
⁄
где D – полный расход пара установкой, кг/ч; N – электрическая мощность установки, кВт.
Электрическую мощность можно представить в виде
где lЭ – удельная электрическая работа, кДж/кг.
Из (2.71) с учѐтом (2.72) получим
и далее в соответствии с (2.33), (2.25), (2.13) и (2.12)
Обычно электрическую мощность установки выражают в киловаттах,
тогда
Полный расход пара установкой, кг/ч
2. Удельный расход топлива b, кг/кВт∙ч, показывает, какое количество топлива в килограммах необходимо сжечь, чтобы получить в установке один киловатт-час электроэнергии:
44
⁄
где В – часовой расход топлива в котле, кг/ч.
Если обозначить через количество теплоты, выделяющейся в топке котла за один час, а через – низшую теплоту сгорания топлива (количе-
ство теплоты, выделяемой при сгорании 1 кг топлива), то величина В
⁄
В соответствии с (2.38)
Используя (2.72), (2.30) и (2.1), получим для разности энтальпий
( )
Подставляя в (2.77) уравнения (2.78) и (2.79), получим
Окончательное выражение для величины В получим, учитывая (2.39)
Удельный расход топлива установкой, кг/кДж, получим из (2.76) и
(2.80)
Если величина задана в кДж/кг, то
⁄
Полный расход топлива В, кг/ч, установкой, с мощностью N, кВт, по
(2.76)
45
3. РАСЧЕТ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕПЛОФИКАЦИОННОЙ УСТАНОВКИ
Теплофикационными называют установки, служащие для одновремен-
ной выработки электрической энергии и теплоты.
Существуют три основных типа теплофикационных паротурбинных установок: с промежуточным отбором пара для теплофикационных и техно-
логических целей, с противодавлением и с ухудшенным вакуумом в конден-
саторе.
Рис. 3.1. Схема теплофикационной установки с ухудшенным вакуумом в конденсаторе
На рис. 3.1 буквами Т. П. обозначен тепловой потребитель (остальные обозначения те же, что и на рис. 2.1). В таких установках в конденсаторе устанавливают повышенное давление, обеспечивающее достаточно высокую температуру конденсации пара. К конденсатору подводится сетевая вода, ко-
торая нагревается в нем до необходимой температуры за счет теплоты кон-
денсации пара, выходящего их турбины. Нагретую сетевую воду направляют потребителю для целей теплофикации.
46
Расчет теплофикационной установки производят по тем же параметрам и величинам, которые были заданы для конденсационной установки (за ис-
ключением давления р2Т в конденсаторе, задаваемого отдельно), в такой по-
следовательности. |
|
|
|
1. |
Определяют термический КПД цикла по уравнению (2.5). При этом |
||
величины |
определяют по п. 1 раздела 2.2, |
||
считая |
. |
|
|
2. |
Определяют относительный внутренний КПД установки по уравне- |
||
нию (2.17), где |
|
. |
|
3. |
Определяют абсолютный эффективный КПД установки по уравне- |
||
нию (2.40). |
|
|
|
4. |
Определяют удельный расход пара |
по уравнению (2.74), где |
|
|
. |
|
|
5. |
Определяют полный расход пара |
|
по уравнению (2.75), где |
.
6.Определяют количество теплоты, кДж/ч, отдаваемой сетевой воде
вконденсаторе:
где – энтальпия воды на линии насыщения, определяемая из таблиц [4]
по давлению р2т.
7. Определяют удельный расход топлива по уравнению (2.82).
8. Определяют полный расход топлива ВТ по уравнению (2.83), где
.
9. Далее определяют суммарное количество топлива, расходуемое при раздельной выработке электроэнергии и теплоты для теплофикации.
В этом случае заданная электрическая мощность N, кВт, вырабатыва-
ется в чисто конденсационной установке (см. раздел 2), и расход топлива на
47
получение электроэнергии равен величине В, подсчитанной в разделе 2.4 по уравнению (2.83).
Теплофикационную теплоту при раздельной выработке получают в от-
дельной котельной, называемой котельной низкого давления.
Расход топлива В1 в котельной низкого давления определится из урав-
нения
где – количество теплоты, отдаваемой сетевой воде, определяемое в п. 6
по уравнению (3.1); – КПД котельной низкого давления, принимаемый равным КПД котельной высокого давления паротурбинной конденсаци-
онной установки, величина которого задана в табл. 2 Приложения.
Из уравнения (3.2) получаем
Определяем суммарный расход топлива при раздельной выработке электроэнергии и теплофикационной теплоты:
10.Определяют экономию топлива для теплофикационного цикла в сравнении с раздельной выработкой электроэнергии и теплоты:
11.Определяют коэффициент использования теплоты топлива, равный отношению полезно использованной теплоты ко всей затраченной:
48
а) для теплофикационной установки
б) для раздельной выработки электроэнергии и теплоты
В уравнения (3.7) и (3.8) подставляют электрическую мощность N в кВт,
отдаваемую сетевой воде теплоту |
в кДж/ч, расход топлива В в кг/ч, |
низшую теплоту сгорания топлива |
в кДж/кг. |
49
4. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Из табл. 1 и 2 Приложения выбирают необходимые для расчета величи-
ны по двум последним цифрам зачетной книжки (из табл. 1 по последней цифре, из табл. 2 – по предпоследней).
Работу выполняют в такой последовательности.
1.Начертить схему конденсационной паросиловой установки на листе бумаги форматом А4 (297x210 мм).
2.Определить параметры рабочего тела во всех точках цикла.
3.Построить цикл паросиловой установки в диаграммах p – v, T–s, h – s
на отдельных листах бумаги форматом А4.
4. Определить термический КПД обратимого цикла, относительный внутренний КПД действительного цикла, абсолютный внутренний КПД цик-
ла, абсолютный эффективный КПД турбоустановки, абсолютный эффектив-
ный КПД турбогенератора, абсолютный эффективный КПД всей паросило-
вой установки.
5. Определить потери теплоты в котлоагрегате, паропроводе, конденса-
торе, турбине, конденсатном насосе, электрогенераторе.
6.Построить диаграмму тепловых потоков паросиловой установки на листе бумаги форматом А4.
7.Определить потери работоспособности в котлоагрегате, паропроводе,
турбине, конденсаторе, конденсатном насосе, электрогенераторе.
8. Определить коэффициент потерь работоспособности установки, от-
носительный коэффициент работоспособности, абсолютный эффективный КПД установки.
9. Построить диаграмму потоков эксергии паросиловой установки на листе бумаги форматом А4.
10. Определить удельный и полный расход пара конденсационной уста-
новкой