1.3. Определение энергетических параметров для всех процессов, составляющих цикл (u, I, l, l, qe, ex).

Процесс 1-2 – адиабатное, изоэнтропное (обратимое) повышение

давления в насосе.

u=u₂-u₁=121,5-121,396=0,104 кДж/кг;

i=i₂-i₁=130-121,4=8,6 кДж/кг;

q^e=0; l=-u=-0,104 кДж/кг; l^=-i=-8,6 кДж/кг;

ex=ex₂-ex₁=10,95-2,331=8,619 кДж/кг.

Процесс 2-3 - изобарный подогрев воды в котле.

u=u₃-u₂=1328,79-121,5=1207,29 кДж/кг;

i=i₃-i₂=1340,7-130=1210,7 кДж/кг;

q^e=i=1210,7 кДж/кг; l=q^e-u=i-u=1210,7-1207,29=3,41 кДж/кг; l^=0;

ex=ex₃-ex₂=407,916-10,95=396,966 кДж/кг.

Процесс 3-4 - изобарное испарение воды в котле.

u=u₄-u₃=2564,595-1328,79=1235,805 кДж/кг;

i=i₄-i₃=2751-1340,7=1410,3 кДж/кг;

q^e=i=1410,3 кДж/кг; l=q^e-u=1410,3-1235,805=174,495 кДж/кг; l^=0;

ex=ex₄-ex₃=1108,67-407,916=700,754 кДж/кг.

Процесс 4-5 - изобарный перегрев пара.

u=u₅-u₄=3465-2564,595=900,405 кДж/кг;

i=i₅-i₄=3890-2751=1139 кДж/кг;

q^e=i=1139 кДж/кг; l=q^e-u=1139-900,405=238,595 кДж/кг; l^=0;

ex=ex₅-ex₄=1804,582-1108,67=695,912 кДж/кг.

Процесс 5-6 - адиабатное (обратимое) расширение в турбине.

u=u₆-u₅=2040-3465=-1425 кДж/кг;

i=i₆-i₅=2180-3890=-1710 кДж/кг;

q^e=0; l=-u=1425 кДж/кг; l^=-i=1710 кДж/кг;

ex=ex₆-ex₅=94,582-1804,582=-1710 кДж/кг.

Процесс 6-1 - изобарное охлаждение влажного пара в конденсаторе

до состояния насыщения воды при T=301,96 K.

u=u₁-u₆=121,396-2040=-1918,604 кДж/кг;

i=i₁-i₆=121,4-2180=-2058,6 кДж/кг;

q^e=i=-2058,6 кДж/кг; l=q^e-u=-2058,6-(-1918,604)=-139,996 кДж/кг; l^=0;

ex=ex₁-ex₆=2,331-94,582=-92,251 кДж/кг.

1.4. Определение КПД идеального цикла Ренкина.

Термический КПД цикла рассчитывается по формуле: _t=(q₁-q₂)/q₁, где q₁-количество теплоты, подведенное в цикле к рабочему телу; q₂ - количество теплоты, отводимое от рабочего тела.

Определим величины q₁ и q₂:

q₁=i₅-i₂=3890-130=3760 кДж/кг;

q₂=i₆-i₁=2180-121,4=2058,6 кДж/кг.

КПД идеального цикла Ренкина без регенерации:

или 45,25 %.

2. Расчёт реального цикла Ренкина.

2.1. Определение параметров рабочего тела

во всех узловых точках цикла.

Схема установки остаётся без изменения (см. рис.1.1), изменяется

процесс в турбине - адиабатный, неизоэнтропный.

Рис.2.1. Реальный цикл Ренкина в T-s и P- диаграммах.

Точка 6g.

Адиабатический КПД турбины (внутренний относительный КПД):

, i_6g=i₅-_ST(i₅-i₆)=3890–0,87(3890-2180)=2402,3 кДж/кг.

Давление P_6g=P₁=0,04 бар. По таблице находим остальные параметры:

t_6g=28,96 ^oC; =34,792 м³/кг; s_6g=8,4735 кДж/(кгК);

u_6g=i_6g- кДж/кг;

ex_6g=(i_6g-i₀)-T₀(s_6g-s₀)=(2402,3-15,13)-288(8,4735-0,0615)=-35,486 кДж/кг.

Другие точки данного цикла такие же, как и для идеального цикла.

2.2. Определение энергетических параметров для всех процессов, составляющих цикл.

Процессы, которыми реальный цикл отличается от идеального, являются процессы 5-6g и 6g-1.

Процесс 5-6g - адиабатное (необратимое) расширение в турбине в

реальном цикле.

u=u_6g-u₅=2263,132-3465=-1201,868 кДж/кг;

i=i_6g-i₅=2402,3-3890=-1487,7 кДж/кг;

ex=ex_6g-ex₅=-35,486-1804,582=-1840,068 кДж/кг.

Работу расширения находим из уравнения 1-го закона термодинамики для ТДС: dq=du+dl, где q=q^e+q_тр (для адиабатного процесса q^e=0), l=q_{тр 5-6g}-u.

q_{тр 5-6g}= =T_{cu 5-6g}s.

T_cu5-6g–среднеинтегральная температура в процессе 5-6g.

T_{cu 5-6g} 573,5 K.

s=s_6g-s₅=8,4735-7,25=1,22 кДж/(кгК).

q_{тр 5-6g} = =699,7 кДж/кг.

l=699,7-(-1201,868)=1901,568 кДж/кг; l^=-i=1487,7 кДж/кг.

Процесс 6g-1 - изобарное охлаждение влажного пара в конденсаторе.

u=u₁-u_6g=121,396-2263,132=-2141,736 кДж/кг;

i=i₁-i_6g=121,4-2402,3=-2280,9 кДж/кг;

q^e=i=-2280,9 кДж/кг; l=q^e-u=-2280,9–(-2141,736)=-139,164 кДж/кг; l^=0;

ex=ex₁-ex_6g=2,331-(-35,486)=37,817 кДж/кг.