Проміжний або повторний перегрів пари

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 2

Цей спосіб виник як технологічний засіб боротьби з вогкістю пари на виході з турбіни. Як надалі з’ясувалося, при РПП=(0,15...0,25)Р1 ефективність циклу Ренкіна збільшується. Це пов’язано із збільшенням Т1m.

На рис. 4 показана схема ПСУ з повторним перегрівом пари.

Рис. 4 . Принципова схема ПСУ з повторним перегрівом пари

Процеси в циклі Ренкіна з проміжним перегрівом пари

4-1 - ізобарне підведення теплоти в парогенераторі;

1-с – ізоентропне розширення пари у ЦВТ (циліндрі високого тиску ) , процес здійснення роботи;

с-d – ізобарне підведення теплоти у повторному перегрівачі ;

d-2 – ізоентропне розширення пари у ЦНТ ( циліндрі низького тиску ), процес здійснення роботи;

2-3 – ізобарно-ізотермічний процес відведення тепла в конденсаторі;

3-4 – ізоентропне стиснення в насосі.

Цикл Ренкіна з проміжним перегрівом пари

Таблиця 6

Властивості водяної пари в перехідних точках циклу з проміжним перегрівом пари

Номер Точки	Р, Бар	t, 0C	h, кДж/кг	s, кДж/(кг.К)	Стан робочого тіла
1	50	330	3015	6,36	ПП
c	10	180	2676	6,36	ВНП хс=0,949
d	10	330	3116	7,23	ПП
2ПП	0,05	32,88	2206	7,23	ВНП х2пп=0,853
3,4	0,05	32,88	141	0,47	Х3=0

При Рс=1000 кПа

Точка с s`=2,138 кДж/(кг.К) s``=6,585 кДж/(кг.К)

h`=762,7 кДж/кг h``=2777 кДж/кг

xc=(sc-s`)/(s``-s`) = (6,36 – 2,138)/(6,585 – 2,138) = 0,95

hc=xch``+(1-xc)h`=0,95*2777 + (1 -0,95)*762,7 = 2676 кДж/кг

При Pпп=5 кПа

Точка 2пп s`=0,47 кДж/(кг К) s``=8,4 кДж/(кг.К)

h`=138 кДж/кг h``=2561 кДж/кг

x2пп=(s2пп-s`)/(s``-s`)=(7,23 – 0,47)/(8,4 – 0,47) = 0,85

h2пп=x2ппh``+(1-x2пп)h`=0,85*2561 + (1 – 0,85)*138 = 2206 кДж/кг

Характеристики циклу Ренкіна з проміжним перегрівом пари

1. Питомий зовнішній теплопідвід:

q1 = (h1 - h4) + (hd - hc) = (3015 – 141) + (3116 - 2676) = 3314 кДж/кг .

2. Питомий зовнішній тепловідвід:

q2 = h2пп – h = 2206 – 141 = 2065 кДж/кг .

3.Корисна робота в циклі:

lт t = q1 – q2 = 3314 – 2065 = 1249 кДж/кг .

4.Питома робота пари в турбіні:

lт = (h1 – hc) + (hd – h2пп) = (3015 - 2676) + (3116 – 2206) = 1249 кДж/кг.

5. ТМК:

ht = lt/q1 = 1249/3314 =0,376

6.ТМК еквівалентного циклу Карно:

T′1m = q1/(s2пп – s3) = 3314/(7,23 – 0,47) = 490 K

T′2m= q2/( s2пп – s3) = 2065/(7,23 – 0,47) = 305 K

=1 - (T′2m/T′1m)=1 – 305/490 = 0,376

7. Витрата пари на турбіну:

Д=N/(h1-h2пп) = 1000*103/(3015 - 2206) = 1236 кг/с.

8. Питома витрата пари:

dt=Д/N = 1/(h1-h2пп) = 1/(3015 - 2206) = 0,00123 кг/кДж.

9. Витрата палива:

В = bt*N = 0.000166*1000000 = 166 кг/с.

10. Питома витрата палива:

bt=1/Q *ht =1/(16000*0,376) =0,000166 кг/кДж.

11. Витрата охолоджуючої води:

W=Д(h2пп - h3)/( h6 – h5)= 1236*(2206 – 138)/(117-33) = 30430 кг/с.

12. Кратність охолоджування:

n = W/Д =30430/1236 = 24,61

Гранична регенерація

Регенерація – це метод зменшення безповоротності процесу з використанням повторних енергоресурсів. Гранично регенеративним циклом Ренкіна називається гіпотетичний цикл, в якому робоче тіло H2O входить в парогенератор в стані насиченої рідини при початковому тиску Р1. Вода гріється до температури кипіння при даному тиску в результаті внутрішнього тепловідводу на інших ділянках циклу.

На рис 6 зображений гранично-регенеративний цикл Ренкіна ( при lН=0 ).

Рис.6. Цикл ПСУ з граничною регенерацією

Процеси в циклі ПСУ з граничною регенераціею

3-а - внутрішній теплопідвід;

а-1 - зовнішній теплопідвід;

1-с - ізоентропне здійснення роботи в ЦВТ;

с-d - внутрішнє відведення тепла, рівне внутрішньому теплопідводу в процесі 3-а;

d-3 - ізобарно-ізотермічне зовнішнє відведення тепла.

Рис. 7. Теоретична схема ПСУ з граничною регенерацією .

Таблиця 7

Властивості водяної пари в перехідних точках циклу з граничною регенерацією пари

Номер Точки	Р, Бар	t, 0C	h, кДж/кг	s, кДж/(кг.К)	Стан робочого тіла
1	50	330	3015	6,36	ПП
а	50	264	1155	2,921	НЖ Xa= 0
d	0,05	32,88	1188	3.909	ВНП xd = 0,433
3,4	0,05	32,88	141	0,47	Х3=0

sd = s1 - sa + s3= 6.36 - 2.921 + 0.47 = 3.909 (кДж/(кг.К))

xd= (sd – s’) / (s’’ – s’) = (3.909 – 0.476)/(8.394 – 0.476) = 0.433

hd = xdh’’ + (1 – xd)h’ = 0.433*2561 + (1 – 0.433)*17.8 = 1188 (кДж/кг)

Характеристики циклу Ренкіна з граничною регенерацією пари.

1. Питомий зовнішній теплопідвід:

q1 = h1 - h4 = 1860 кДж/кг .

2. Питомий зовнішній тепловідвід:

q2 = hd – h3 = 1047 кДж/кг .

3.Корисна робота в циклі:

lт t = q1 – q2 = 813 кДж/кг .

4. ТМК:

ht = lt/q1 = 0.437 > hисх (hисх = 0,374)

5.ТМК еквівалентного циклу Карно:

T1m = q1/(sd – s3) = 1860/(3.909 – 0,47) = 540 K

T2m= q2/( sd – s3) = 1047/(3.909 – 0,47) = 305 K

=1 - (T2m/T1m)=1 – 305/540 = 0,435

7. Витрата пари на турбіну:

Д=N/lTt = 1000*103/813 = 1230 кг/с.

8. Питома витрата пари:

dt=Д/N = 1230/1000*103 = 0,00123 кг/кДж.

9. Витрата палива:

В = 1/Q *ht = 1/16000*0,435= 143 кг/с.

10. Питома витрата палива:

bt=B/N=220/(1000*103)=0,00014 кг/кДж.

11. Витрата охолоджуючої води:

W=Д(hd - h3)/( h6 – h5)= 1230*(1188 – 147)/(117-33) = 15243 кг/с.

12. Кратність охолоджування:

n = W/Д =15243/1230 = 12.4

Часткова регенерація

На практиці використовується підігрівання поживної води при кінцевому числі регенеративних підігрівачів поверхневого або змішуючого типу. На малюнку зображена схема ПСУ з п'ятьма підігрівачами змішуючого типу.

Температурний натиск та розподіл температур

Таблиця 8

Властивості водяної пари в перехідних точках циклу з частковою регенерацією пари

Номер Точки	Р, Бар	t, 0C	h, кДж/кг	s, кДж/(кг.К)	Стан робочого тіла
1	50	330	3015	6.36	ПП
О1	25.68	243.9	2860	6,36	ПП
	25.68	225.38	968.6	2.568	НЖ х=0
О2	11.71	186.88	2705	6,36	ВНП х=0,960
	11.71	186.88	793.7	2.206	НЖ х=0
О3	4.558	148.38	2537	6,36	ВНП х=0,902
	4.558	148.38	625.3	1.825	НЖ х=0
О4	1.428	109.88	2354	6,36	ВНП х=0,849
	1.428	109.88	460.9	1.417	НЖ х=0
О5	0.3311	71.38	2155	6,36	ВНП х=0,796
	0.3311	71.38	298.8	0.9718	НЖ х=0
2	0,05	32.88	1937	6,36	ВНП, х=0,743
3,4	0,05	32.88	141	0,47	НЖ, х=0

Відносні частки пара

Характеристики циклу Ренкіна з граничною регенерацією пари

1. Питомий теплопідвід: q1 = h1 – h’O1 = 3015 – 968.6 = 2046.4 кДж/кг

2. Питомий тепловідвід: q2 = (h2 – h3)∙ak = (1937 – 141)*0,659 = 1183,5 кДж/кг

3. Питома робота, що отримується в турбіні:

lt = q1 - q2 = 2046,4 – 1183,5 = 862 кДж/кг

4. Характеристика ефективності циклу Ренкіна, тепломеханічний коефіцієнт ТМК:

ηt = lt/q1 = 862/2046 = 0.421

5. Витрата пари на турбіну: Д = N/lt = 1000000/862 = 1160 кг/с

6. Питома витрата пари: dt = Д/N = 1160/1000000 = 0.00116 кг/кДж

7. Питома витрата палива: bt = 1/(QpH * ηt) = 1/(16000*0.421) = 0.000148 кг/кДж

8. Витрата палива: B = bt *N = 0,000148*1000000 = 148 кг/с

9. Витрата охолоджуючої води: W=Д*(h2 – h3)/(h6 – h5) = 1160*1796/84 = 24801 кг/с

10. Кратність охолоджування: n = W/Д = 24801/1160 = 21,38

Результати обчислень характеристик циклу зводимо у таблицю:

Таблиця 9

Назва циклу Ренкіна	Тепломеханічний коефіцієнт	Витрати палива
Базовий цикл	0,374	167
Підвищення початкової температури і тиску пари	0,415	150
Підвищення початкового тиску пари	0,389	160
Проміжний перегрів	0,376	166
Гранична регенерація	0,437	143
Часткова регенерація	0,421	148

Висновки

1. Збільшення ефективності у циклі Ренкіна при одночасному зв'язаному підвищенні p1 і t1 пояснюється збільшенням середньотермодинамічної температури робочого тіла у процесі підведення теплоти (T1m). Іншою перевагою цього способу є сталий ступінь сухості вологі насиченої пари на виході з турбіни.

2. Введення промперегріву додатково впливає на ефективність циклу Ренкіна тільки при оптимальному виборі проміжного тиску пари у повторному перегрівачі pпп = pc = pd = (0.15 - 0.25) p1 При цьому, крім збільшення Т1m зростає також ступінь сухості пари (Х2пп > X2), що добре впливає на експлуатаційні характеристики турбіни.

3. Серед розглянутих способів підвищення ТМК ПСУ найбільш ефективним є цикл Ренкіна з граничною регенерацією (при z -> ∞). Однак на практиці застосовується регенеративний підігрів живильної води при кінцевому числі ступенів z = 3 - 12, причому збільшення г приводить до збільшення ефективності.

4. Оптимальне число підігрівачів повинно вибиратися на основі техніко-економічного розрахунку паросилової установки, з урахуванням вартості палива, металу, експлуатації, ремонту та ін.

Література

1. Вукалович М.П., Ривкин С.Л., Александров С.А. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара. - М.: Изд - во стандартов, 1969. - 408 с.

2. Кириллин В. А., Сычев В. В., Шейндлин А.В. Техническая термодинамика. -М.: Знергия, 1974. - 496 с.

3. Попова Т.М. Техническая термодинамика: Конспект лекций. - Одесса: ОГПУ, 1996. - 74 І

Дата добавления: 2021-02-10; просмотров: 288; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 12

Мы поможем в написании ваших работ!