Исследование экономичности паротурбинных установок

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра АТЭС

ОТЧЕТ

по лабораторной работе

Исследование экономичности паротурбинных установок

Выполнил:

студент группы 9А03

Принял:

Томск 2002

Цель работы:       

Исследование влияния на показатели тепловой экономичности от следующих параметров: начальное давление пара P_o, начальная температура t_o, давления в конденсаторе P_k, разделительное давление P_разд.

Принципиальная схема исследуемой установки:

Рис.1. ПТУ, работающая по циклу Ренкина

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          Рис.2. ПТУ с однократным газовым промежуточным перегревом где     ПК – паровой котел                К – конденсатор

ПЕ – пароперегреватель         Н – насос

Т – турбина                              ПП – промежуточный пароперегреватель

Г – генератор      

Таблицы результатов машинного расчета:

P, МПа	КПДt	Xv
10	0,418	0,972
12	0,423	0,968
14	0,428	0,963
16	0,431	0,959
19	0,436	0,951
21	0,438	0,945

Таблица 1. Зависимость термического

КПД и степени сухости пара от  начального давления пара

to, С	КПДt	Xв
380	0,405	0,944
416	0,411	0,956
452	0,416	0,965
488	0,421	0,974
524	0,426	0,981
600	0,438	0,995

Таблица 2. Зависимость термического

КПД и степени сухости пара от  температуры пара

Pk, Мпа	КПДt	Xв
0,001	0,454	0,967
0,004	0,424	0,97
0,008	0,408	0,972
0,012	0,397	0,973
0,016	0,389	0,974
0,02	0,383	0,975

Таблица 3. Зависимость термического

КПД и степени сухости пара от  давления в конденсаторе

Pразд, МПа	КПДt	Xкн
0,315	0,417	99
1,302	0,43	99
2,289	0,432	99
3,276	0,432	99
4,263	0,431	99
5,25	0,43	99

Таблица 4. Зависимость термического

КПД и степени сухости пара от  давления в конденсаторе

Графики искомых зависимостей:

Зависимость термического КПД и степени сухости пара от  начального давления пара

Зависимость термического КПД и степени сухости пара от  температуры пара      

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   Зависимость термического КПД и степени сухости пара от  давления пара в конденсаторе

Зависимость термического КПД и степени сухости пара от  разделительного давления пара

Вывод:

В ходе выполнения данной лабораторной работы было проведено исследование зависимости экономичности тепловой электростанции от начальных параметров термодинамического цикла паротурбинных установок.

Рассматривалось 2 схемы установок:

-  Установка по циклу Ренкина

-  Установка с однократным промежуточным перегревом.

Рассмотрим влияние различных параметров, в частности P₀, t₀ и P_k на экономичность цикла:

1. Влияние начального давления P₀

По T,S – диаграмме можно проследить зависимость КПД_t от P₀. Здесь целесообразно воспользоваться h,S – диаграммой.

                                                                                                                                                            

η_t=H_а/Q₀ , числитель представляет собой располагаемый теплоперепад  H_а=i₀-i_ка

С ростом р₀ величина H_а вначале возрастает, но имеет максимум, определяемый по изотерме t₀=const точкой касания с прямой параллельной изобаре р_к=const. Знаменатель Q₀=i₀-i_к^в представляет собой количество тепла, необходимое для получения 1 кг пара с заданным перегревом, i_к^в=const и величина Q₀ с ростом р₀ уменьшается. Таким образом, условием максимума КПД_t является равенство относительного изменения располагаемого теплопадения и начальной энтальпии газа.

2. Влияние начальной температуры t₀.

Зависимость КПД цикла сухого насыщенного пара от начальной температуры характеризуется кривой а. Зависимость КПД цикла перегретого пара от начальной температуры характеризуется семейством кривых, каждая из которых отвечает определенному значению начального значения давления пара. Общим для этих кривых является рост КПД с повышением начальной температуры при любом начальном давлении.

Переход от цикла сухого насыщенного пара к циклу перегретого пара можно рассматривать как добавление к исходному циклу сухого насыщенного пара цикла, обусловленного перегревом.

                                                                                                                                                                                                                                                                          В результате получают относительное повышение КПД благодаря перегреву пара.

3. Влияние конечного давления P_к

В области влажного пара изотермы совпадают с изобарами, т.е. чем ниже р_к, тем ниже температура в конденсаторе t_к. Это ведет к уменьшению потерь тепла в конденсаторе, а значит, к росту термического КПД.

Из всего вышеперечисленного можно сделать вывод, что экономичность цикла Ренкина повышается с повышением начальных параметров (P₀, t₀) и с уменьшением конечных (P_к).

Для повышения термического КПД применяют промежуточный перегрев пара. С этой целью после частичного расширения пара в турбине его снова отводят на перегрев до начальной температуры, после чего пар поступает в турбину и расширяется до конечного значения. Промежуточный перегрев пара, кроме того снижает его влажность в последних ступенях турбины.

Зависимость степени сухости также можно изучить по графикам. При повышении начальных параметров: P₀ – х_в падает, t₀ – x_в растет. При повышении P_к – х_в растет. А если рассматривать схему с однократным газовым промежуточным