численные методы моделирования

30

Вариант №8

Определить расходы греющего пара на теплообменники поверхностно- го типа ПНД-1 и ПНД-2. ПНД-1 состоит из двух частей: собственно подогре- вателя (СП) в котором происходит конденсация греющего пара и охладителя конденсата пара (ОД). ПНД-2 представляет собой теплообменник смеши- вающего типа, в котором основной конденсат подогревается за счет непо- средственного контакта и смешения с греющим паром из отбора турбины. Конденсат пара с теплообменников сливается каскадно. В ПНД-2 сливается дополнительный дренаж пара с расходом Dд . Основной конденсат последова-

тельно нагревается сначала в ПНД-2, а затем в ПНД-1.

Dп1, Pп1, tп1

ПНД-1

t′′	t	од	G′	, t′
ок			ок	ок
			ОД

СП

tд1 tд′1

Dп2 , Pп2 , tп2

ПНД-2

Gок , Pок , tок

Dд , tд

Дано: Pп1 = 0,6

МПа;	tп1 =	180
°С;	Pп2 =	0,25
МПа;	tп2 =	170
°С; Dд = 4,5 кг/с;
tд = 40 °С;		Gок =

65 кг/с; Pок = 1,5 МПа; tок = 30 °С.

Определить:

Dп1, Dп2 ,Gок′ ,tод .

Вариант №9

Определить расходы греющего пара на деаэрационные установки, ра- ботающих совместно. Основной конденсат Gок смешивается с дренажем

Dд2 , нагревается за счет греющего пара Dп2 и в виде потока добавочной во-

ды с помощью дренажного насоса (ДН) поступает в следующий деаэратор. В котором осуществляется окончательная дегазация добавочной воды, химиче- ски очищенной воды Dхов и конденсата пара Dд1 за счет тепла отборного па-

ра Dп1. Питательная вода с расходом Gпв поступает далее на всас питатель- ных насосов.

31

д1

д1

дв

дв

Дано:

Pп1 =

1,2

D

, t

D

, t′

МПа; tп1 = 200 °С;

D

п1

, P

, t

п1

Dхов , t

п1

Д

хов

Pп2 =

0,15 МПа;

Dд2 , tд2

t

= 140 °С; D

=

Pд1

Gок , tок

п2

д1

Dп 2 , Pп 2

, tп2

Д

8 кг/с; tд1= 200 °С;

Gпв , tпв

Dд2 = 10 кг/с; tд2 =

45

°С; Pд1 =

0,7

P

д2

МПа;

Pд2 =

0,12

ДН

tдв

МПа;

Gпв =

120

кг/с;

Dхов =

15

кг/с; tхов = 30 °С.

Определить: Dп1,

Dп2 , Dдв , Gоk .

Вариант №10

Определить расходы греющего пара на деаэрационную установку (Д), а

также расходы вторичного насыщенного пара и продувочной воды из расши-

рителя непрерывной продувки, в который поступает соленая вода Gпр

из вы-

′

посту-

носных циклонов парового котла. Вторичный пар из расширителя Dп

пает в деаэратор, а оставшаяся продувочная вода подается на водо-водянной

подогреватель химически очищенной воды (ПХОВ), а затем на слив. Нагре-

тая в ПХОВ вода подается в деаэратор.

Дано:G

=

8

Gпр

, tпр , Pб

D′

, h′

п

п

пр

Gок , Pок , tок

кг/с; Pб =14 МПа;

Pр =

0,7

МПа;

Pр

D

п

, P , t

п

Д

P =

0,6

МПа;

п

д

Gпв =

75

кг/с;

′

′

Dхов =

5

кг/с;

Pд

tхов = 30 °С; tсл =

Gпр , tпр

70

°С;

tок =

135

Gпв , tпв

°С;

tп =

210

°С;

D

хов

, t

хов

t′

Pок = Pп =1,3 МПа

хов

Определить:

′

ПХО В

Dп ,

′

,

Dп

Gпр ,

tсл

Gок , t

′

хов .

32

Вариант №11

Определить расходы греющего пара на теплообменники поверхностно- го типа ПНД-1 и ПНД-2. ПНД-1 и ПНД-2 представляют собой собственно подогреватели (СП) в которых осуществляется конденсация греющего пара.

Конденсат пара с теплообменников сливается с помощью дренажных насосов ДН-1 и ДН-2 по предвключенной схеме в соответствующие точки смешения (СМ). Основной конденсат последовательно нагревается сначала в ПНД-2, а затем в ПНД-1.

Dп1, Pп1, tп1

D

п2

, P

, t

п2

п2

ПНД-1

ПНД-2

G′′

, t′′′′ СМ1 t′′′

G′

, t′′

СМ2

t′

G

ок

, P

, t

ок

ок

ок

ок

ок

ок

ок

ок

СП

СП

t′

t

д1

t′

t

д2

д1

д2

ДН-1

ДН-2

Дано:

Pп1 = 0,5 МПа; tп1 = 180 °С;

Pп2 = 0,25 МПа; tп2 = 160 °С; Gок = 60 кг/с; Pок = 1,2 МПа; tок = 30 °С.

Определить:

Dп1,	′
	Dп2 , Gок ,
′′	′′ ′′′′

tок , Gок , tок .

Вариант №12

Определить расход пара на подогреватель химически очищенной воды (ПХОВ-2), который подключен к двухступенчатой системе расширителей непрерывной продувки. В расширитель первой ступени поступает соленая продувочная вода Gпр из выносных циклонов котла и разделяется на вторич-

ный пар Dп′ и продувку Gпр′ , которая в свою очередь расширяется вторично в

расширителе второй ступени. Остаток продувки G′′ поступает на ПХОВ-1.

пр

G п р , t п р , Pб

D п′

, hп′

Дано:Gпр = 10 кг/с;

	P р 1			Pб	= 16 МПа;		Pр1=
				0,7 МПа;		Pр2 = 0,12
		D п′′ , h п′′
G п′ р , t п′ р				МПа; Dхов =15 кг/с;
		P р 2		tхов = 25 °С; tсл = 40
			D п , Pп , t п	°С;	Pп =	0,12	МПа;
		G п′′р , t п′′р
				tп = 150 °С.
D х о в ,	t х о в	t х′ о в	t ′х′о в	Определить:
		П Х О В -1	П Х О В -2		′	′	′′
				Dп , Dп ,		Gпр ,	Gпр ,
		tс л	tд	′	′′
				tхов , Dп .

					33
	Вариант №13
	Определить расходы греющего пара на теплообменники поверхностно-
го типа ПВД-1 и ПВД-2. ПВД-1 представляет собой 3-х зонный теплообмен-
ник состоящий из охладителя пара (ОП), собственно подогревателя (СП) и
охладителя дренажа (ОД). ПВД-2 состоит из СП и ОД. Основной конденсат
последовательно нагревается сначала в ПНД-2, а затем в ПНД-1.
								Дано:
								Pп1 = 2 МПа;
	Dп1, Pп1, tп1				Dп 2 , Pп 2 , tп2			tп1 = 300 °С;
		ПВД-1			ПВД-2			Pп2 = 1,6 МПа;
tпв′′	tсп	tод1		tпв′	tод2		Gпв , Pпв , tпв	tп2 = 280 °С;
								Gпв = 120 кг/с;
	ОП		ОД		СП	ОД		Pпв = 18 МПа;
	СП
	t′	t	д1	t′	t	д2	t′	tпв = 165 °С.
	п1			д1			д 2	Определить:
										′′
								Dп1,	Dп2 ,
										tпв ,
								tод1,	tод2 .

	Вариант №14
	Определить расходы греющего пара на теплообменники поверхностно-
го типа ПНД-1 и ПНД-2, представляющие собственно подогреватели (СП).
Конденсат пара сливается каскадно в точку смешения, расположенную меж-
ду конденсатором (К) и конденсатным насосом (КН). Основной конденсат
последовательно нагревается сначала в ПНД-2, а затем в ПНД-1.
						Дано:
						Pп1 = 0,32 МПа;
				К	Pк	tп1 = 170 °С;
						Pп2 = 0,15 МПа;
			Dп1, Pп1 , tп1	Dп 2 , Pп 2 , tп 2	Dк , tк	tп2 = 150 °С;
						Gок = 110 кг/с;
			ПНД-1	ПНД-2
						Dд = 5 кг/с;
G		, t′′′	t′′	t′	tок
	ок					tд = 140 °С;
		ок		ок
			ок
		СП	СП		КН	Pк = 0,007 МПа.
						Определить:
		Dд , tд	tд1		tд 2
						′
						Dп1, Dп2 , Dк ,tок .

34

Вариант №15

Определить расходы греющего пара на деаэратор (Д) и подогреватели низкого давления ПНД-1 и ПНД-2. В деаэратор сливается дренаж пара Dд ,

основной конденсат Gок′ и химически очищенная вода Dхов . ПНД-1 пред-

ставляет собой теплообменник смешивающего типа, а ПНД-2 теплообменник поверхностного типа конденсат пара с которого сливается в ПНД-1 дренаж- ным насосом ДН. Основной конденсат Gок последовательно нагревается в

ПНД-2 и ПНД-1 и затем подается на деаэратор. Из деаэратора питательная вода Gпв поступает на всас питательных насосов.

Дано:

Pп1 = 0,45 МПа; tп1 = 170 °С;

Dд , tд

G′

, t′′

Pп2 = 0,2 МПа;

ок

ок

tп2 = 150 °С;

Dп , Pп , tп

Dхов , tхов

Д

Dд = Dхов =5 кг/с;

Dп1, Pп1, tп1

Dп2 , Pп2 , tп2

tд = 170 °С;

Pд

Pп = 1,3 МПа;

ПНД-1

ПНД-2

tп = 250 °С;

Gпв , tпв

t′

G

ок

,

P

, t

ок

ок

ок

Gпв = 160 кг/с;

t

′

t

д2

Pд = 0,7 МПа;

д 2

Pок = 1 МПа;

ДН

tок = tхов = 30 °С.

Определить:

Dп1,

Dп2 ,

Dп ,

′

Gок , Gок .

Вариант №16

Определить расходы греющего пара на теплообменники поверхностно- го типа ПНД-1 и ПНД-2. ПНД-1 состоит из двух частей: собственно подогре- вателя (СП) в котором происходит конденсация греющего пара и охладителя дренажа (ОД), предназначенного для переохлаждения конденсата пара. ПНД- 2 состоит только из зоны СП. Конденсат пара с ПНД-1 а ПНД-2 сливается каскадно, а с ПНД-2 дренажным насосом (ДН) в точку смешения, располо- женную за ПНД-1 по ходу движения основного конденсата. Предварительно, основной конденсат последовательно нагревается в ПНД-2 и в ПНД-1.

35

G′	, t′′′	t′′
ок	ок	ок

Dп1, Pп1, tп1
ПНД-1
t		од	t′
			ок
		ОД
СП
t	д1		t′
			д1

Dп 2 , Pп 2 , tп2

ПНД-2

Gок , Pок , tок

СП

t′	t	д 2
д 2

ДН

Дано:

Pп1 = 0,5 МПа; tп1 = 200 °С;

Pп2 = 0,18 МПа; tп2 = 180 °С; Gок′ = 120 кг/с; Pок = 1,4 МПа; tок = 28 °С;

Определить:

Dп1, Dп2 , Gок ,

t , t′′′ .

од ок

Вариант №17

Определить расходы греющего пара на подогреватели низкого давле- ния ПНД-1, ПНД-2 и ПНД-3. ПНД-1 и ПНД-3 представляют собой собствен- но подогреватель (СП) в котором происходит конденсация греющего пара. ПНД-2 выполнен в виде теплообменника смешивающего типа. Дренаж пара с ПНД-1 и ПНД-3 сливается в ПНД-2, где смешивается с основным конденса- том Gок . После ПНД-2 основной конденсат подается в ПНД-1.

	Dп1, Pп1, tп1
	ПНД-1
t′′′	G′	, t′′
ок	ок	ок
	СП

Dд , tд tд1

Dп 2 , Pп 2 , tп2

Dп3 , Pп3 , tп3

ПНД-2	ПНД-3
t′	G	ок	, P	, t	ок
ок			ок
	СП

tд′ 3 tд3

ДН

Дано:

Pп1 = 0,45 МПа; tп1 = 180 °С;

Pп2 = 0,3 МПа; tп2 = 160 °С; Pп3 = 0,15 МПа; tп3 = 140 °С; Dд = 5 кг/с;

tд = 150 °С; Gок = 100 кг/с; Pок = 1,2 МПа; tок = 50 °С.

Определить:

Dп1, Dп2 , Dп3 ,

Gок′

				36
Вариант №18
Определить расход греющего пара на испарительную установку (И-1) и
расход вторичного насыщенного пара из испарителя (И-2) на подогреватель
добавочной воды (ПДВ) поверхностного типа, состоящего из зоны собствен-
ного подогрева (СП), в которой происходит конденсация греющего пара. В
данной схеме реализована 2-х ступенчатая схема испарения. Вторичный пар
в испарителях образуется из добавочной воды с расходом Gдв								и давлением
Pдв . Неиспарившаяся часть добавочной воды сливается с И-1 и И-2 с продув-
′	′′
кой Gпр	и Gпр .
	Dп , Pп , tп						Дано:
	И -1	D ′′ , h′′					Pп = 0,5 МПа;
							tп = 250 °С;
tд		п	п
				И -2
							Gдв	= 15 кг/с;
			t′	D ′	, h′
				п	п		tдв = 50 °С;
	G ′′ , t	′′	д
	пр	пр		t′			Pдв = 0,6 МПа;
		G ′	, t′
				дв
		пр	пр			ПДВ
							Определить:
						G дв , Pдв , tдв
							Dп ,	′	′′
					С П			Dп ,	Dп ,
							′	′′
						t′′	Gпр	, Gпр .
						д

Вариант №19

Определить расход греющего пара на подогреватель низкого давления (ПНД) представляющий собой теплообменник поверхностного типа и со- стоящий из двух частей: охладителя пара (ОП) в котором пар охлаждается до параметров насыщения и собственно подогревателя (СП) в котором происхо- дит конденсация греющего пара. В зону СП сливается дренаж пара с другого теплообменника Dд . Перед ПНД расположены две последовательные точки

смешения (СМ) дренажей с основным конденсатом.

37

Dп , Pп , tп

ПНД

Dд2 , tд2

t′′′

G′′

, t′′

СМ1 G′

,

G

, P

, t

tсп

ок

ок

ок

ок

ок

ок

ок

t′

СМ2

ОП

СП

ок

t′

t′

п

д

Dд , tд

Дано: Pп = 0,45 МПа;tп = 200 °С;

G′′ = 150 кг/с;

ок

Dд = 5 кг/с; tд =

160	°С; Dд2 = 7
кг/с;	tд2 =	120
°С;	Pок =	1,3

МПа; tок = 25 °С.

Определить: Dп ,

Gок ,	′	′
	Gок ,	tок ,
′′	′′′
tок , tок

Вариант №20

Определить расход греющего пара на испарительную установку (И) и

расход вторичного насыщенного пара на подогреватель поверхностного типа низкого давления (ПНД), состоящего из зон собственного подогрева (СП) и охлаждения дренажа пара (ОД). В СП происходит конденсация греющего па- ра, а в ОД – переохлаждение конденсата ниже параметров насыщения. Вто- ричный пар в испарителе образуется из добавочной воды с расходом Dдв и

давлением Pдв . Неиспарившаяся часть добавочной воды сливается с продув- кой расходом Dпр .

		D′		, h′			Dп , Pп , tп
			п	п				tд
	Dдв , Pдв , tдв					И
							G ′	, t′
							пр	пр

D	хов	, t	хов	t′	t′′
				хов	хов
			ОПр		ОД
			′		tсл
			tсл

Дано:	Pп =	0,6
МПа;	tп =	220
°С; Dдв = 8 кг/с;
tдв = 80 °С;		Pдв =
		′
0,4 МПа; Dп =
1,5 кг/с; Dхов =
20 кг/с;	tхов = 20
′		°С;
°С; tсл = 70
tсл = 80 °С.
Определить:
′	′	′′
Dп ,Gпр	,tхов , tхов

Содержание отчета

1.Задание и исходные данные к лабораторной работе.

2.Согласно заданному варианту вывод расчетной системы линейных

38

алгебраических уравнений с определением значений коэффициентов при не- известных.

3. Блок-схемы алгоритмов расчета, реализующих методы Крамера и Гаусса для решения полученной системы линейных алгебраических уравне- ний.

3. Текст вычислительной программы и результаты расчета по каждому из численных методов.

Лабораторная работа №4 ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ

ОТСЕКА ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ В ПЕРЕМЕННОМ РЕЖИМЕ

Цель работы – изучение работы отсека паровой турбины регенератив- ного отбора с подключенным к нему теплообменником при изменении рас- хода пара через отсек. Приобретение навыков в разработке программ имею- щих сложную структуру. Закрепление знаний по использованию пакета при- кладных программ по расчету термодинамических параметров воды и водя- ного пара.

Краткие сведения

Проточную часть современной паровой турбины условно можно раз- бить на ряд последовательно соединенных по пару групп ступеней, отсеков турбины. Под отсеком турбины понимается группа ступеней, заключенная между двумя регенеративными отборами, или началом проточной части и первым отбором, или последним регенеративным отбором и выхлопным пат- рубком. Регулирование вырабатываемой мощности паротурбинной установ- ки осуществляется в основном регулирующими клапанами. При этом изме- няется расход пара по проточной части, его параметры (температура, давле- ние, энтальпия), а также расход пара в регенеративный отбор турбины.

Изменение параметров пара в отборе турбины и его расхода в регене-

ративный подогреватель приводит к изменению температуры питательной воды в теплообменнике. Учет и оценка изменения параметров в отборе, и следовательно, нагреваемой среды выполняется по следующей методике.

На рис. 4.1 представлен отсек турбины с регенеративным отбором и подключенным к нему (отбору) теплообменником, где Dп , Pп , tп – расход,

давление и температура пара на входе в отсек турбины; Dk , Pk , tk – расход, давление и температура пара в выхлопном патрубке турбины.

39

D0 , P0 , t0

Т

Dк 0 , Pк 0 , tк 0

К

Dп , Pп , tп

ПВД

tпв′ Gпв , tпв

tд

Рис. 4.1. Расчетная схема моделирования работы отсека турбины

Индекс 0 соответствует значению любого из параметров на номиналь- ном режиме (режим, который был рассчитан в лабораторной работе №3). Па- раметры без индекса 0 соответствуют расчетному (переменному) режиму работы отсека турбины.

Связь между параметрами пара перед и за отсеком и расходом пара че- рез отсек выражается формулой Флюгеля-Стодоллы:

D

P2

− P2

k 0

=

п0

k0

(4.1)

Dk

Pп2

− Pk2

Изменение температуры пара перед отсеком (в отборе турбины) от из-

менения расхода пара в конденсатор описывается зависимостью

tп

= 0,111

Dk

+ 0,889

(4.2)

D

t

п0

k 0

Изменение внутреннего относительного коэффициента полезного дей- ствия отсека от изменения расхода пара в конденсатор ( Dk Dk0 ) оценивается

по выражению

ηoi = 0,555	Dk	+ 0,344	(4.3)
	Dk0

Внутренняя мощность отсека определяется по формуле