Автор работы: Пользователь скрыл имя, 15 Мая 2014 в 22:14, реферат
Призначення ТЕУ – перетворення теплоти палива в роботу з подальшим виробленням електричної та теплової енергії. Існують стаціонарні і транспортні ТЕУ. Серед стаціонарних найбільше поширення отримали ПСУ (паросилові установки), а серед транспортних – ДВС (двигуни внутрішнього згоряння) і ГТУ (газотурбінні установки).
Термодинамічну ефективність роботи ТЕУ характеризує тепломеханічний коефіцієнт η1, який дорівнює відношенню роботи до підведеної теплоти. Для підвищення термодинамічної ефективності застосовують різноманітні методи, які і розглядаються в цій роботі.
h2=(1- х2)*h'+h''*х2= (1- 0,774)*138+2561*0,774 = 2013 кДж/кг
1. Питомий тепло підвід:
q1 = h1 – h4 = 3110 – 138 = 2972 кДж/кг.
2. Питомий тепловідвід:
q2 = h2– h3 = 2013 – 138 = 1875кДж/кг.
3. Питома робота, що отримується в турбіні:
lt= h1 –h2 = 3110– 2013= 1097 кДж/кг
4.Характеристика ефективності циклу Ренкіна, тепломеханічний коефіцієнт ТМК:
ht=lt/q1= 1097/2972=0,369
5. ТМК еквівалентного циклу Карно:
T1m= q1/(s1–s3) = 2972/(6,6–0,476) = 485K
T2m= q2/(s1–s3) = 1875/(6,6– 0,476) = 306 К
= 1– (T2m/T1m) = 1 – (306/492) = 0,369
6. Витрата пари на турбіну:
Д=N/(h1 – h2) = 500*106/(3110– 2013)*103 = 456 кг/с.
7. Питома витрата пари:
dt= Д/N = 456/500*103 = 0.000912 кг/кДж.
8.Витратапалива:
В=Д*(h1 – h3)/Q =456*(3110– 138)/(14*103) = 97 кг/с
9. Питома витрата палива:
b1=B/N= 97/(500*103)=0,000194кг/кДж.
10. Витрата охолоджуючої води:
W=Д*(h2 –h3)/(CB*Δt)= 456*(2013– 138)/(4,2*18) = 11310 кг/с,
де CB= 4,2 кДж/(кг*К)
11. Кратність охолоджування:
n = W/Д= 11310/456= 25
Властивості робочого тіла в перехідних точках циклу з підвищенням початкових параметрів
P=const,температуру підвищуємо на 100 ºС
Номер точки на схемі |
Р, кПa |
t, ºС |
h, кДж/кг |
S, кДж/(кг.К) |
Стан робочого тіла |
1 |
4000 |
410 |
3230 |
6,8 |
ПП |
2 |
5 |
32.9 |
2074 |
6,8 |
ВНП х2=0. |
3-4 |
5 |
32.9 |
138 |
0.476 |
х3=0 |
При Р2 = 5 кПа:
s'=0,476 кДж/(кг*К) h'=138 кДж/ кг
s''= 8,39кДж/(кг*К) h''= 2561кДж/ кг
х2 = ( s2- s')/( s''- s')= (6,8- 0,476)/(8,39 – 0,476)=0.799
h2=(1- х2) h'+h''*х2=(1 - 0,799)*138+2561*0,799 =2074 кДж/ кг
1. Питомий тепло підвід:
q1 = h1 – h4 = 3230 – 138 = 3092 кДж/кг.
2. Питомий тепловідвід:
q2 = h2– h3 = 2074 – 138 = 1936кДж/кг.
3. Питома робота, що отримується в турбіні:
lt= h1 –h2 = 3230 – 2074= 1156 кДж/кг
4.Характеристика ефективності циклу Ренкіна, тепломеханічний коефіцієнт ТМК:
ht=lt/q1= 1156/3092=0,374
5. ТМК еквівалентного циклу Карно:
T1m= q1/(s1–s3) = 3092/(6,8–0,476) = 489K
T2m= q2/(s1–s3) = 1936/(6,8– 0,476) = 306 К
= 1– (T2m/T1m) = 1 – (306/489) = 0,374
6. Витрата пари на турбіну:
Д=N/(h1 – h2) = 500*106/(3230 – 2074)*103 = 433кг/с.
7. Питома витрата пари:
dt= Д/N = 433/500*103 = 0,000866кг/кДж.
8.Витратапалива:
В=Д*(h1 – h3)/Q =433*(3230– 138)/(14*103) = 96кг/с
9. Питома витрата палива:
b1=B/N= 96/(500*103)=0,000192кг/кДж.
10. Витрата охолоджуючої води:
W=Д*(h2 –h3)/(CB*Δt)= 433*(2074– 138)/(4,2*18) = 11088 кг/с,
де CB= 4,2 кДж/(кг*К)
11. Кратність охолоджування:
n = W/Д= 11088/433= 26
Властивості водяної пари в перехідних точках
циклу з проміжним перегрівом пари (Рс=0.2Р1)
Номер точки |
P, кПа |
t, ºС |
h, кДж/кг |
s, кДж/(кг*К) |
Стан робочого тіла |
1 |
4000 |
310 |
2990 |
6.4 |
ПП |
c |
800 |
210 |
2652 |
6.4 |
ВНП xc=0.943 |
d |
800 |
310 |
3080 |
7,3 |
ПП |
2пп |
5 |
32.9 |
2227 |
7,3 |
ВНП x2пп=0.862 |
3 |
5 |
32.9 |
138 |
0.476 |
x3=0 |
При Pc=800 кПа:
Точка с: s'= 2,046 кДж/(кг*К) h'= 720,9 кДж/кг
s''= 6,663 кДж/(кг*К) h''= 2769 кДж/кг
хс= ( sс –s')/( s'' –s')= (6,4– 2,046)/(6,663 – 2,046) = 0,943 кДж/кг
hс=xc*h``+(1– xc)*h`= 0,943*2769+(1 – 0,943)*720,9 = 2652 кДж/кг
При Р2пп = 5 кПа:
Точка 2 пп:s' = 0,476 кДж/(кг*К) h'= 138 кДж/кг
s'' = 8,39 кДж/(кг*К) h'' = 2561 кДж/кг
x2пп=(s2пп–s`)/(s`` – s`) = (7,3– 0,476)/(8,39 – 0,476) = 0.862
h2пп=x2пп*h``+ (1– x2пп)*h` = 0,862*2561+(1 – 0,862)*138 = 2227 кДж/кг
Характеристики циклу Ренкіна з проміжним перегрівом пари (lH=0)
1. Питомий теплопідвід:
q1 = (h1-h3)+( hd-hc) = (2990 – 138)+( 3080 – 2652) = 3280 кДж/кг.
2. Питомий теплопідвід:
q2 = h2пп – h3= 2227– 138 = 2089 кДж/кг.
3. Питома робота, що отримується в турбіні:
lТt= q1 - q2 =3280 - 2089 = 1191 кДж/кг.
4.Питома робота пари в
lт = (h1 – hc) + (hd– h2пп) =(2990– 2652) + (3080– 2227) = 1191 кДж/кг.
5. ТМК:
ht= lt/q1 = 1191/3280 =0,363
6.ТМК еквівалентного циклу
T′1m= q1/(s2пп – s3) =3280/(7,3– 0.476)=481K .
T′2m=T2m.вих=306 К
= 1 – (T′2m/T′1m)=1 – 306/485 = 0,364
Властивості водяної пари в перехідних точках
циклу з проміжним перегрівом пари (Рс=0.25Р1)
Номер точки |
P, кПа |
t, ºС |
h, кДж/кг |
s, кДж/(кг*К) |
Стан робочого тіла |
1 |
4000 |
310 |
2990 |
6.4 |
ПП |
C |
1000 |
215 |
2693 |
6.4 |
ВНП xc=0,958 |
D |
1000 |
310 |
3075 |
7.17 |
ПП |
2пп |
5 |
32.9 |
2188 |
7.17 |
ВНП x2пп=0,846 |
3 |
5 |
32.9 |
138 |
0.476 |
x3=0 |
При Pc = 1000 кПа:
Точка с: s' = 2,138 кДж/(кг*К) h'=762,4 кДж/ кг
s''= 6,5867кДж/(кг*К) h''= 2777,8 кДж/ кг
хс= ( sс –s')/( s'' –s')= (6,4 – 2,138 )/(6,5867 – 2,138) = 0,958 кДж/ кг
hс=xc*h``+(1– xc)*h`= 0,958*2777,8+(1 – 0,958)*762,4 =2693 кДж/ кг
При Р2пп = 5 кПа:
Точка 2 пп s' = 0,476 кДж/(кг*К) h' = 138 кДж/ кг
s'' = 8,39 кДж/(кг*К) h''= 2561 кДж/ кг
x2пп=(s2пп–s`)/(s`` – s`) = (7,17– 0,476)/(8,39 – 0,476) = 0,846
h2пп=x2пп*h``+ (1– x2пп)*h` = 0,846*2561+(1 – 0,846)*138 =2188 кДж/кг
Характеристики циклу Ренкіна з проміжним перегрівом пари (lH=0)
1. Питомий теплопідвід:
q1 = (h1–h3)+( hd–hc) = (2990 – 138)+(3075– 2693) = 3234 кДж/кг.
2. Питомий тепло підвід:
q2 = h2пп – h3= 2188– 138 = 2050 кДж/кг.
3. Питома робота, що отримується в турбіні:
lТt= q1 – q2 =3234– 2050 = 1184 кДж/кг.
4.Питома робота пари в
lт = (h1 – hc) + (hd– h2пп) =(2990– 2693) + (3075– 2188) = 1184 кДж/кг.
5. ТМК:
ht= lt/q1 = 1184/3234 =0,366
6.ТМК еквівалентного циклу
T′1m= q1/(s2пп – s3) =3234/(7,17– 0,476)=483K .
T′2m=T2m.вих=306 К
= 1 – (T′2m/T′1m)=1 – 306/483 = 0,366
Властивості водяної пари в перехідних точках
циклу з проміжним перегрівом пари (Рс=0.3Р1)
Номер точки |
P, кПа |
t, ºС |
h, кДж/кг |
s, кДж/(кг*К) |
Стан робочого тіла |
1 |
4000 |
310 |
2990 |
6.4 |
ПП |
C |
1200 |
215 |
2729 |
6.4 |
ВНП xc=0.972 |
D |
1200 |
310 |
3070 |
7.08 |
ПП |
2пп |
5 |
32.9 |
2159 |
7.08 |
ВНП x2пп=0.834 |
3 |
5 |
32.9 |
138 |
0.476 |
x3=0 |
При Pc =1200 кПа:
Точка с: s' = 2,2156 кДж/(кг*К) h'=798,4 кДж/ кг
s''= 6,52кДж/(кг*К) h''= 2784,6 кДж/ кг
хс= ( sс –s')/( s'' –s')= (6,4 – 2,2156 )/(6,52 – 2,2156 ) = 0,972 кДж/ кг
hс=xc*h``+(1– xc)*h`= 0,972*2784,6+(1 – 0,972)*798,4 =2729 кДж/ кг
При Р2пп = 5 кПа:
Точка 2 пп s' = 0,476 кДж/(кг*К) h' = 138 кДж/ кг
s'' = 8,39 кДж/(кг*К) h''= 2561 кДж/ кг
x2пп=(s2пп–s`)/(s`` – s`) = (7,08– 0,476)/(8,39 – 0,476) = 0,834
h2пп=x2пп*h``+ (1– x2пп)*h` = 0,834*2561+(1 – 0,834)*138 =2159 кДж/кг
Характеристики циклу Ренкіна з проміжним перегрівом пари (lH=0)
1. Питомий теплопідвід:
q1 = (h1–h3)+( hd–hc) = (2990 – 138)+(3070 – 2729) = 3193 кДж/кг.
2. Питомий тепло підвід:
q2 = h2пп – h3= 2159– 138 = 2021 кДж/кг.
3. Питома робота, що отримується в турбіні:
lТt= q1 – q2 =3193– 2021 = 1172 кДж/кг.
4.Питома робота пари в
lт = (h1 – hc) + (hd– h2пп) =(2990– 2729) + (3070– 2159) = 1172 кДж/кг.
5. ТМК:
ht= lt/q1 = 1172/3193 =0,367
6.ТМК еквівалентного циклу
T′1m= q1/(s2пп – s3) =3193/(7,08– 0,476)=483K .
T′2m=T2m.вих=306 К
= 1 – (T′2m/T′1m)=1 – 306/483 = 0,366
Властивості водяної пари в перехідних точках циклу з
граничною регенерацією
Точка d:
s'= 0,476 кДж/(кг*К) h'=138 кДж/кг
s''= 8,3952 кДж/(кг*К) h''= 2561 кДж/кг
По Р2=Рd обираємо
sd= s2 - (sa– s3) = 6,4 – (2,7965– 0.476) = 4.0795 кДж/(кг*К)
xd = (sd – s`)/(s``- s`) = (4.0795– 0.476)/(8.39 – 0.476) = 0.455
hd=xdh`` + (1 – xd)h` = 0.455*2561 + (1 – 0.455)*138= 1240 кДж/кг
Характеристики гранично-регенеративного циклу Ренкіна
q1=h1 – ha=2990 – 1088= 1902 кДж/ кг.
q2=hd– h3=1240 – 138 = 1102 кДж/ кг.
3.Корисна робота в циклі:
lt= q1 – q2 = 1902–1102 = 800 кДж/ кг.
4. ТМК:
ht= lt/q1 = 800/1902= 0.42
5.ТМК еквівалентного циклу Карно:
T1m= q1/(sd– s3) =1902/(4,0795– 0.476) = 528 K
=1 - (T2m/T1m)= 1 – (306/528) = 0,42.
Порівняння характеристик ефективності цикла Ренкіна
N п/п |
Цикли Ренкіна |
Тепломеханічний коефіцієнт ht |
1. |
Похідний цикл Ренкіна |
0.364 |
2. |
Цикл Ренкіна з підвищеними початковими параметрами тиску на 0,5 МПа |
0.366 |
3. |
Цикл Ренкіна з підвищеними початковими параметрами тиску на 1 МПа |
0.368 |
4. |
Цикл Ренкіна з підвищеними початковими параметрами температури на 50 ºС |
0.369 |
5. |
Цикл Ренкіна з підвищеними початковими параметрами температури на 100 ºС |
0.374 |
6. |
Цикл Ренкіна з промперегрівом (Рс=0.2Р1) |
0.363 |
7. |
Цикл Ренкіна з промперегрівом (Рс=0.25Р1) |
0.366 |
8. |
Цикл Ренкіна з промперегрівом (Рс=0.3Р1) |
0.367 |
9. |
Цикл Ренкіна з граничною регенерацією |
0.42 |