Контрольные вопросы и примеры к XIX главе

1. Чем отличается паротурбинная установка от двигателей внутрен­него сгорания?

2. Цикл Карно для насыщенного пара.

3. Чем отличается цикл Ренкина от цикла Карно?

4. Изобразить цикл Ренкина в ри- и ^-диаграммах. ^

5. Как определить термический к. п. д. и удельный расход пара в цикле Ренкина?

6. Каково влияние начального давления пара на термический к. п. д. цикла Ренкина?

7. Каково влияние начальной температуры пара на термический к. п. д. цикла Ренкина?

8. Каково влияние конечного*давления на термический к. п. д. цикла Ренкина?

9. Цикл паротурбинной установки со вторичным перегревом пара.

10. Описать регенеративный цикл паротурбинной установки.

11. Описать бинарный цикл.

12. Тя-диаграмма бинарного цикла.

13. Чем- выгоднасовместная выработка электроэнергии и теплоты?

14. Тепловая схема ТЭЦ.

15. Коэффициент использования теплоты топлива на ТЭЦ.

16. Значение теплофикации для народного хозяйства СССР.

17. Что такое внутренний относительный к. п. д. паровой турбины и как"он определяется?

18. Как определяется удельная полезная работа паровой турбины?

19. Из каких необратимых процессов состоит действительный цикл паротурбинной установки?

20. Как определяется внутренний относительный к. п. д. насоса и паротурбинной установки?

21. Как определяется эффективный к. п. д. паротурбинной установ­ки?

Пример 19-1. Определить к-, п. д. идеального цикла Ренкина при" начальной температуре пара ^ = 500°С ^и конечном давлении р₂ =• = 0,1 бар. Задачу решить, когда: 1) начальное давление р_х = 20 бар; 2) р_х = 50 бар; 3) р_х = 100 бар.

Термический к. п. д. идеального цикла Ренкина

Tt = ('1 — i₂)f{i_x — ir).

Все энтальпии пара берутся по таблицам водяного пара.

1. г_х = 3470 кдж/кг; і₂ — 2360 кдж/кг; іт= 192 кдж/кг;

Г|₍ = (3470 — 2360)/(3470 — 192) = 0,34

2. г\ = 3440 кдж/кг; і₂ = 2210 кдж/кг; _

ті₍ = (3440 — 2210)/(3440 — 192) = 0,38. . 3. j'j = 3380 кдж/кг; /₂ = 2100 кдж/кг;

% = (3380 — 2100)/(3380 — 192) = 0,402.

С увеличением начального давления термический к. п. д. цикла Ренкина возрастает.

Пример 19-2. Определить термический к. п. д. цикла Ренкина при начальном давлении пара р_г = 40 бар и начальной температуре t = = 500° С. Задачу решить, когда конечное давление р₂ = 2 бар; р₂ = 0,5 бар; р₂ = 0,05 бар.

Термический к. п. д. цикла Ренкина равен

"Ч/ = (h — і*У (іі — 'г')-

1. /_х = 3450 кджікг; i₂ = 2700 кдж/кг; і'_г = 505 кдж/кг;

ті, = (3450 — 2700)/(3450 — 505) = 0,255.

2. г*! = 3450 кджікг; і₂ = 2470 кджікг; і₂- = 340 кдж/кг;

т)( = (3450 — 2470)/(3450 — 340) = 0,315. ■ 3. і_г — 3450 кджікг; і₂ = 2170 кдж/кг; і₂- — 138 кдж/кг; , ті, = (3450 — 2170)/(3450 — 138)'= 0,387.

С уменьшением конечного давления при одинаковых начальных па­раметрах термический к. п. д. цикла Ренкина возрастает.

Пример 19-3. Паротурбинная установка работает по циклу Ренкина с перегретым паром при начальных параметрах р_г = 20 бар, t_t = = 400° С и конечном давлении р₂ = 0,05 бар. Определить термиче­ский к. п. д. цикла.и удельный расход пара.

По /s-диаграмме находим: i_t = 3250 кдж/кг; i₂ = 2180 кдж/кг; х₂ = 0,84; г₂- = 138 кдж/кг.

Термический к. п. д. цикла Ренкина равен

т), = (3250 — 2180)7(3250 — 138) = 0,344.

Расход пара на 1 Мдж.

^{d = 1000/(2i — і*) = 0,93 кг/Мдж.}

Если двигатель будет работать на сухом насыщенном паре, то fj = 2800 кдж/кг; i₂ = 1940 кдж/кг; i₂> = 138 кдж/кг. К. п. д. цикла равен

^{т), = (2800 — 1940)/(2800 — 138) = 0,323.}

Расход пара на 1 Мдж составляет

d = 1000/(1! — г₂) = 1,16 кг!Мдж.

Пример 19-4. Определить внутренний относительный и эффектив­ный к. п. д. паротурбинной установки и состояние пара.за турбиной,

*

если начальные параметры р_у = 160 бар и /_х = 550° С, давление в кон- денсаторе р₂ — 0,05 бар; внутренние относительные к. п. д. турбины и питательного насоса соответственно равны г)_от == 0,88; г)_оп = 0,9; к. п. д. котельной г)„ = 0,85. Паротурбинная установка работает по циклу, изображенному на рис. 1.9-20. . .

Начальную энтальпию пара в конце адиабатного расширения нахо­дим из формул:

8₆ = 8₈; в,, = ев + (г₈/Т,)х₈; 6,5 = 0,4764 + (2423,1/306)лг₈,

откуда х₈ = 0,76.

»₈ = »в + = 137,79 + 2423,1-0,76 = 1979 кдж/кг.

Теоретический адиабатный перепад равен

-г₆ — 1₈ = 3450 — 1979 = 1471 кдж/кг.

Действительный теплоперепад с учетом внутреннего относительного к. п. д. турбины

■Пот = ('с — чЖч — ч); ч — ч~ Лот (ч — 'о).

откуда . ■ •

Ч = Ч — Лот (Ч — Ч) = 3450 — 0,88-1471 = 2156 кдж/кг. Зная энтальпию пара в точке 7, находим остальные параметры: ■ х₇ = (/₇ — и)1г₇ = (2156 — 137,79)/2423 = 0,83; ь₇ = ь"х₇ = 28,24-0,83 = 23,4 м³/кг, где и" — объем сухого насыщенного пара при р₂ = 0,05 бар.

■= («7 + (г₇1Т₇)х₇ = 0,4764 + (2423,1/306) -0,83 = = 7,05 кдж1(кг-град). Внутренний относительный к. п. д. цикла определяем по формуле

₌ ('•е-'₈)т|от-(<з-<2')/Чоп ₌ (3450-1979) 0,88-(1_Я- 137,79)/0,9 ' («'в-«'*/)-(/з--»*')/Лов (3'450- 1"37,79)-((₃- 137,79)/0,9

Энтальпию и энтропию воды в точке 2 находим на линии кипящей жидкости (х = 0): ■ 'V ⁼ Ч = 137,79 кдж/кг; $₂' = я? = 0,4764. кдж/(кг-град).

Энтальпию воды после сжатия в насосе находим из условия, что процесс 2-3 является адиабатным. При давлении р₃ = р_у = 160 бар и энтропии е., = в₂' = 0,4764 кдж/(кг-град) по таблицам водяного пара, определяем /₃ = 152,8 кдж/кг. Разность г₃ — /₂- = 152,8— — 137,79 = 15,0 кдж/кг представляет собой теоретическую работу насоса, отсюда г)_оу = 0,389.

Термический к. п. д. цикла Ренкина без учета потерь

Л< = Нч — Ч) — («в — г'з-)1/(/1 — ч) = = [(3450 — 1979) — 15]/(3450 — 152,8) = 0,451.

Термический к. п. д. цикла Ренкина без учета работы насоса 4« = (Ч - ЧУ(Ч ~ »'«■) = Н71/3212 = 0,458. .