Цикл ПТУ Ренкина

Исходные данные:

Таблица 1 - Исходные данные:

Давление водяного пара p1, МПа	Температура водяного t1, ^0C	Давление пара после турбины p2, кПа

Определить: 1) Параметры пара в узловых точках цикла (p, v, t, h, s и степень сухости в т.2: x₂); 2) Количество теплоты, сообщаемой рабочему телу в паровом котле, q₁ и отводимой в конденсаторе, q₂; 3) Техническую работу турбины l_т и насоса l_н; 4) Термический КПД цикла Ренкина η_t; 5) Изменение величины работы цикла Δl_ц и термического КПД Δη_t, если в турбину вместо перегретого пара будет поступать сухой насыщенный пар при том же начальном давлении (процесс в турбине 6-2’); 6) Изменение величины работы цикла и термического КПД, если пар перед поступлением в турбину дросселируется до давления p'₁=0,5p₁ (процесс в турбине 1д-2д) и величину интегрального дроссель-эффекта Δt=t₁-t_1д.

Порядок расчета:

Параметры в характерных точках цикла определяются по [6]

Таблица 2 – Параметры в характерных точках цикла

№	р, МПа	t,^0C	υ, м^3/кг	h, кДж/кг	s, кДж/кг·К	x
			0,05212	3302,6	6,7214	-
	0,002	17,511	51,126	1950,24	6,7214	0,763
	0,002	17,511	0,001	73,45	0,2606
		17,59	0,001	79,448	0,2606	-
		275,56	0,0013	1213,9	3,0277
		275,56	0,03241	2783,3	5,8878

Процесс 1 – 2 - адиабатный процесс расширения пара в турбине с производством полезной работы:

Точка 1

p₁=6 МПа; t₁=450⁰С; υ, h, s – [6];

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

270800.62-411312917 2015  

Точка 2 - влажный пар

Энтропия определяется по формуле

s₁ = s₂ = (1 - x₂) · s'₂ + x₂ · s"₂ , кДж/(кг·К), (1)

где s' – удельная энтропия кипящей воды; s" – удельная энтропия сухого насыщенного пара, кДж/(кг·К);

x₂ – степень сухости в т.2 определяется по формуле

(1 - x₂) · 0,2606 + x₂ · 8,7236 = 6,7214;

x₂ = 0,763.

Удельный объем

υ = (1 - x₂) · υ’ + x · υ", м³/кг, (2)

где υ' – удельный объем кипящей воды; υ" – удельный объем сухого насыщенного пара, м³/кг

υ₁=(1 - 0,763) · 0,001 + 0,763 · 67,006 = 51,126 м³/кг.

Удельная энтальпия

h = (1 - x₂) · h' + x₂ · h", кДж/кг, (3)

где h' – удельная энтальпия кипящей воды; h" – удельная энтальпия сухого насыщенного пара, кДж/кг

h₁ = (1 - 0,763) · 73,45 + 0,763 · 2533,2 = 1950,24 кДж/кг.

Процесс 2-3: изобарно-изотермический процесс конденсации пара в конденсаторе.

Точка 3

t, υ, h, s – [6]

Процесс 3-4: адиабатный процесс в питательном насосе в области жидкости.

Точка 4

Удельная энтропия

s₃ = s₄ = · (t₄ - 10) + s₁₀, кДж/(кг·К), (4)

где, s₁₀ - удельная энтропия при температуре 10⁰С, s₂₀ - удельная энтропия при температуре 20⁰С, кДж/(кг·К)

· (t₄ - 10) + 0,1505 = 0,2606;

t₄ = 18⁰C.

Работа насоса

|l_н| = υ₃ · (p₁ - p₂), кДж/кг, (5)

где υ₃ – удельный объем в точке 3, м³/кг; p₁ – давление в точке 1, Па; p₂ - давление в точке 2, Па

|l_н| = 0,001 · (6 - 0,002) · 10³ = 5,998 кДж/кг.

Удельная энтальпия

h₄ = |l_н| + h₃, кДж/кг, (6)

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

270800.62-411312917 2015  

где h₃ – удельная энтальпия кипящей воды

h₄ = 5,998 + 73,45 = 79,448 кДж/кг.

Процесс 4-5: нагревание воды до кипения; т.5 – кипящая жидкость.

Точка 5

t, υ, h, s – [6]

Точка 6

t, υ, h, s – [6]

Теплота, подводимая в паровом котле

q_I = h₁ - h₄, кДж/кг, (7)

где h₁ - удельная энтальпия в точке 1; h₄ - удельная энтальпия в точке 4, кДж/кг

q_I = 3302,6 - 79,448 = 3223,152 кДж/кг.

Теплота, отводимая в конденсаторе

|q_II|| = h₃ - h₂ = h₂ - h₃, кДж/кг, (8)

где h₂ - удельная энтальпия в точке 2, кДж/кг

|q_II| = 1950,24 - 73,45 = 1876,79 кДж/кг.

Работа турбины

l_m = h₁ - h₂, кДж/кг, (9)

l_m = 3302,6 - 1950,24 = 1352,36 кДж/кг.

Теплота цикла

q_ц=q_I-|q_II|, кДж/кг (10)

где q_I - теплота, подводимая в паровом котле, |q_II| - теплота, отводимая в конденсаторе, кДж/кг

q_ц = 3223,152 - 1876,79 = 1346,362 кДж/кг.

Работа цикла

l_ц = l_m - |l_н|, кДж/кг, (11)

l_ц = 1352,36 - 5,998 = 1346,362 кДж/кг.

Проверка по I закону термодинамики для циклов

q_ц = l_ц; (12)

1346,362 = 1346,362.

Термический КПД

η_t = ; (13)

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

270800.62-411312917 2015  

η_t = 0,41771 = 41,77%.

Дата добавления: 2015-10-16