Техническая термодинамика. Определение параметров ПТУ с промежуточным перегревом пара

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

УДМУРТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКИ

КУРСОВАЯ РАБОТА

по курсу “Теоретические основы теплотехники”

Раздел I. “Техническая термодинамика”

Проверил:                                               Выполнил: студент гр.

Ижевск 2005

ЗАДАЧА №1.

I. Определение параметров ПТУ с промежуточным перегревом пара.

Точка 1.

По известным p₁ = 26,00 МПа и Т₁ = 555,0 °С по таблице Александрова А.А. "Термодинамические свойства воды и перегретого пара" определяем значение энтальпии h₁ и энтропии S₁ перегретого пара:

h₁ = 3343,9 кДж/кг

S₁ = 6,172 кДж/кг∙К

Точка 3.

По заданным р_п = 4,000 МПа и Т_п = 560,0 °С по таблице Александрова А.А. "Термодинамические свойства воды и перегретого пара" определяем значение энтальпии h_п и энтропии S_п перегретого пара после промежуточного перегрева:

h_п = 3583,1 кДж/кг

S_п = 7,2629 кДж/кг∙К

Точка 4.

Зная конечное давление пара р_к = 0,0035 МПа, по таблице Александрова А.А. "Термодинамические свойства воды и водяного пара" определяем:

h'₄ = 111,84 кДж/кг; h"₄ = 2549,6 кДж/кг

S'₄ = 0,3907 кДж/кг ∙К; S"₄ = 8,5213 кДж/кг∙К

S"₄ – S'₄ = 8,1306 кДж/кг∙К

υ"₄ = 0,0010034 м³/кг, t_4S = 26,67 °С,

r = 2437,7 кДж/кг

Для нахождения энтальпии в Т.4 двухфазной области определяем степень сухости х.

где энтропия двухфазной области S₄ равна энтропии перегретого пара S_п в т.3(считаем изоэнтропный процесс 3 – 4 обратимым).

S₄ = S_п = 7,2629 кДж/кг∙К

= 0,8452

h₄ = h'₄ + х₄ ∙ r = 111,84 + 0,8452 ∙ 2437,7 = 2172,1840 кДж/кг

В процессе адиабатного расширения пара в турбине при наличии трения энтропия возрастает. Вычислим действительное значение энтропии S_4д и энтальпии h_4д в двухфазной области, а также степень сухости х_4д в следствии необратимости процесса расширения пара в турбине.

Зная относительный внутренний КПД турбины низкого давления

η_0i^ТНД = 89,50 %, определим действительное значение энтальпии пара h_4д в точке 4д в двухфазной области.

, откуда получим:

h_4д = h₃ – η_0i^ТНД(h₃ – h₄) = 3583,1 - 0,895 · (3583,1 - 2172,1840) = 2320,3302 кДж/кг

Степень сухости х_4д в двухфазной области:

С учетом того, что х_4д определяется как:

, найдем из этого соотношения действительное значение энтропии S_4д в двухфазной области:

S_4д = х_4д(S"₄ – S'₄) + S'₄ = 0,906 (8,5213 - 0,3907) + 0,3907 = 7,757 кДж/кг∙К

Точка 2.

По известному давлению пара р_п = 4,000 МПа и равенству энтропий в обратимом изоэнтропном процессе 1 – 2 (S₁ = S₂ =6,172 кДж/кг∙К) по таблице Александрова А.А. "Термодинамические свойства воды и перегретого пара" определяем значение энтальпии h₂ и температуру пара Т₂ в точке 2:

h₂ = 2853,05 кДж/кг

Т₂ = 265,54 °С

В процессе адиабатного расширения пара в турбине высокого давления при наличии трения энтропия возрастает. Вычислим действительное значение энтропии S_2д и энтальпии h_2д в двухфазной области, а также степень сухости х_2д вследствие необратимости процесса расширения пара в турбине.

Зная относительный внутренний КПД турбины высокого давления

η_0i^ТВД = 89,50%, определим действительное значение энтальпии h_2д пара в точке 2д в двухфазной области:

, откуда получим:

h_2д = h₁ – η_0i^ТВД(h₁ – h₂) = 3343,9 - 0,895 · (3343,9 - 2853,05) = 2904,59 кДж/кг

Степень сухости х_2д в двухфазной области:

= 1,0605, где h'₂ = 1087,4 кДж/кг и h"₂ = 2800,9 кДж/кг – значение энтальпии на левой и правой пограничной кривой соответственно, найденные по таблице Александрова А.А. "Термодинамические свойства воды и водяного пара"  при давлении пара р_п = 4,000 МПа.

С учетом того, что х_2д определяется как:

, найдем из этого соотношения действительное значение энтропии S_2д в двухфазной области:

S_2д = х_2д(S"₂ – S'₂) + S'₂ = 1,0605 (6,0697 – 2,7967) + 2,7967 = 6,2677 кДж/кг∙К, где S'₂ = 2,7967 кДж/кг∙К и S"₂ = 6,0697 кДж/кг∙К – значение энтропии на левой и правой пограничной кривой соответственно, найденные по таблице Александрова А.А. "Термодинамические свойства воды и водяного пара" при давлении пара р_п = 4,000 МПа.

Точка 5.

Значение энтальпии h₅ определяется как:

h₅ = h'₄ + l_н, где l_н – техническая работа насоса, которая равна:

l_н = υ"₄(р₁ – р_к) = 0,0010034 ((26 + 0,0035) ∙ 10⁶) = 26,0919 кДж/кг получаем  h₅ = 111,84 + 26,0919 = 137,9319 кДж/кг

Увеличение энтропии системы в результате необратимости адиабатного процесса 4 – 5 в насосе подчитывается следующим образом:

, откуда получаем, что действительное значение энтальпии воды h_5д за счет потерь тепла на трение в насосе составляет:

h_5д = = = 143,276 кДж/кг

Действительное значение энтропии S_5д методом интерполяции найдем по таблице Александрова А.А. "Термодинамические свойства воды и перегретого пара" по давлению p₁ = 26,00 МПа и h_5д = 143,276 кДж/кг:

S_5д = 0,5468 кДж/кг∙К

И значение температуры при этом равно Т_5д = 28,5586 °С.

II. Определение КПД ПТУ с промежуточным перегревом пара.

1. Термический КПД цикла Ренкина с промежуточным перегревом пара определим по формуле:

2. Внутренний КПД цикла Ренкина с промежуточным перегревом пара определим следующим образом:

III. Определение средней температуры подвода теплоты в цикле ПТУ с промежуточным перегревом пара.

Для определения средней температуры подвода теплоты Т_1ср воспользуемся формулой: