- •Составление и расчет принципиальной тепловой схемы энергоблока тэс
- •Самара 2014
- •Исходные данные для расчета тс к-300-240
- •Построение процесса расширения пара в турбине в is-диаграмме
- •Составление тепловых балансов подогревателей и определение долей отборов
- •Определение расходов пара, воды и тепла
- •Литература
Построение процесса расширения пара в турбине в is-диаграмме
Процесс расширения пара в турбине представлен на рис. 2. При построении необходимо обратить внимание на размерность параметров в имеющейся is-диаграмме. Предпочтительней использовать следующие размерности: для давления - МПа, для энтальпии - кДж/кг. В случае необходимости перехода от одних размерностей к другим можно воспользоваться известными соотношениями: 1 кг/см2= 0,0981 МПа, 1 ккал = 4,1868 кДж.
Построение осуществляется следующим образом:
1. По начальным параметрам Роиtонаходим точку О вis-диаграмме (рис. 2) и энтальпиюiов этой точке, iо= 3387 кДж/кг.
2. Определяем давление перед проточной частью турбины , приняв потери давления в паровпускных органахР= 0,03 Ро из рекомендуемого диапазонаР= (0,03…0,05)Ро:
3. Считая процесс дросселирования в паровпускных органах - изоэнтальпийным, строим его в is-диатрамме отрезком горизонтали до пересечения в точке О' сизобаройРо=22,795 МПа. Затем определяем =557°С.
4. Принимаем, что турбина имеет сопловое распределение, характерное для современных конденсационных турбин мощностью ниже 1000 МВт.
Регулирующую ступень выполняем одновенечной: располагаемый теплоперепад на ней принимаем равным = 100 кДж/кг из рекомендуемого для расчета диапазона=80…120 кДж/кг;
относительный внутренний КПД ступени принимаем равным = 0,72 из рекомендуемого диапазона=0,68…0,74.
Действительный теплоперепад, срабатываемый в регулирующей ступени,
Для построения процесса расширения пара в регулирующей ступени из точки 0' is-диаграммы по вертикали откладываем отрезок, равный= 100 кДж/кг. Точка вертикали 1ИД, в которой
=3387—100=3287 кДж/кг, определяет изобару давления за регулирующей ступенью: Pр.с. = 16,64 МПа.
Откладывая из точки О' на этой же вертикали отрезок, равный = 72 кДж/кг и проводя через конец его изоэнтальпуi1==3387—72=3315 кДж/кг до пересечения с изобарой Pр.с= 16,64 МПа, получаем точку 1, соответствующую окончанию действительного (с учетом потерь) процесса расширения пара в регулирующей ступени. В точке 1
Р1=Pр.с = 16,64 МПа,i1=3315 кДж/кг,t1= 508°С.
Действительный процесс расширения пара в регулирующей ступени изображается отрезком прямой, соединяющей точки О΄ и 1.
5. Давление за ЦВД определяется в результате решения вариационной технико-экономической задачи. В расчете принимаем
3,916 МПа.
или по прототипу
6. Строим изоэнтропный процесс расширения пара в ЦВД. Опуская вертикаль из точки 1 до пересечения с изобарой =4,08 МПа в точке 2ид, находимi2ИД= 2942 кДж/кг и располагаемый теплоперепад в ЦВД:
3315—2927 =388 кДж/кг.
7. Задаемся величиной относительного внутреннего КПД ЦВД =0,81 из рекомендуемого диапазона= 0,80…0,83 и определяем действительный теплоперепад, срабатываемый в ЦВД:
= 314,28 кДж/кг.
8. В is-диаграмме находим точку 2, соответствующую окончанию действительного процесса расширения в ЦВД, как точку пересечения изоэнтальпы=3315 - 314,28=3000,72 КДж/кг с изобарой давления за ЦВД= 3,916 МПа.
Действительный процесс расширения пара в ЦВД изобразится отрезком прямой, соединяющей точки 1 и 2.
9. Определяем давление на входе в ЦСД, приняв потери давления в системе промежуточного перегрева равными 10%:
= 3,52 МПа.
10. По давлению = 3,52 МПа и заданной температуре промперегреваtпп=565°С определяем наis-диаграмме точку 3, соответствующую состоянию пара перед ЦСД. В точке 3,i3 = 3598,8 кДж/кг.
11. Давление на входе в проточную часть ЦСД определяется как разность давленияна входе в ЦСД и потерь давленияв дроссельно-отсечных клапанах перед ЦСД, которые принимаются равными= 0,025из рекомендуемого диапазона=(0,02…0,03).
12. Точка 3', соответствующая состоянию пара на входе в проточную часть ЦСД, определяется пересечением изоэнтальпы i3= 3598 кДж/кг с изобарой= 3,43 МПа,t3= 564°С.
13. Выбираем давление на выходе из ЦСД P4равное давлениюРпер.тр на входе в перепускные трубы из ЦСД в ЦНД:P4=Рпер тр = 0,23 МПа из рекомендуемого диапазонаРпер тр = 0,20…0,25 МПа.
14. Строим из точки 3 изоэнтропный процесс расширения пара в ЦСД и находим конечную точку 4ид этого процесса как точку пересечения вертикали из точки 3 с изобарой Р4== 0,23 МПа. В точке 4идi4ИД=2827 кДж/кг.
15. Определяем располагаемый теплоперепад в ЦСД
3598—2827 = 771 кДж/кг.
16. Задавшись относительным внутренним КПД ЦСД =0,91 из рекомендованного диапазона= 0,9…0,92, определяем действительный теплоперепад, срабатываемый в ЦСД:
=701,61 кДж/кг.
17. Находим в is-диаграмме точку 4, соответствующую окончанию действительного процесса расширения в ЦСД, как точку пересечения изоэнтальпы=3598—701,61=2896,39 кДж/кг с изобаройР4= 0,23 МПа.
18. Строим действительный процесс расширения пара в ЦСД, соединяя отрезком прямой линии точки 3' и 4.
19. Процесс расширения пара в ЦНД определяем исходя из того, что давление на входе в ЦНД равно давлению на выходе из ЦСД: P4 =0,23 МПа, а- давление на выходе из ЦНД равно давлению в конденсатореРк= 0,00343 МПа.
Определяем в is-диаграмме точку 5ИД, соответствующую окончанию идеального процесса расширения пара в ЦНД, как точку пересечения изоэнтропы, проходящей через точку 4, с изобаройРк=0,00343 МПа. В этой точке=2240 кДж/кг.
20. Располагаемый теплоперепад в ЦНД:
=656 кДж/кг.
21. Задаемся относительным внутренним КПД ЦНД = 0,78 из рекомендуемого диапазона= 0,75…0,80 и определяем действительный теплоперепад, срабатываемый в ЦНД;
= 511,68 кДж/кг.
22. Находим в is-диаграмме точку 5, соответствующую окончанию действительного процесса расширения в ЦНД, как точку пересечения изоэнтальпы=2896—511,68= 2384 кДж/кг с изобаройРк= 0,00343 МПа. Степень сухости в этой точкех5=0,9323.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ В РЕГЕНЕРАТИВНЫХ ОТБОРАХ, ПОДОГРЕВАТЕЛЕ И ТУРБОПРИВОДЕ
23. Определяем давление в первом отборе ЦВД на подогреватель П8.
Температура за ПВД П8 (tП8)равна заданной конечной температуре питательной воды=265 °С. Недогрев до температуры насыщения в подогревателе П8, имеющем пароохладитель, принимается равным=2 °С из рекомендуемого диапазона=1…3 °С.
Температура насыщения отборного пара в П8 равна
Из таблиц теплофизических свойств воды и водяного пара по температуре насыщения =277 °Cнаходим давление пара в подогревателеМПа. Потерю давления в паропроводе отбора здесь и в дальнейшем принимаем равной 9% давления в подогревателе (из рекомендуемого для расчета диапазона 8…10%).
Тогда давление пара в отборе на П8 равно
24. Давление отбора на ПВД П7 равно давлению за ЦВД, перед промперегревом: =3,916 МПа,
Давление в подогревателе П7 с учетом потерь в паропроводе отбора равно
= 0,91•РП7 = 0,91•3,916 = 3,56 МПа.
Температура насыщения в П7 определяется из таблиц по давлению = 3,56 МПа и равнаtП7 Н = 243,54°С. Температура питательной воды на выходе из П7 с учетом недогрева tП7 = 2 °С:
=241,5 °С.
25. Подогрев питательной воды в П8:
°С.
26. Температура насыщения в деаэраторе tД.Нопределяется из таблиц по заданному давлению в деаэраторе= 0,7 МПа:tД.Н= 165°С.
Принимаем падение давления в паропроводе отбора на деаэратор равным 0,2 МПа. С учетом того, что давление в деаэраторе поддерживается постоянным независимо от нагрузки турбины, а давление в отборах изменяется пропорционально расходу пара через турбину, принимаем запас по давлению в отборе на деаэратор равным 20%, поэтому давление в отборе на деаэратор равно
27. Определяем повышение энтальпии воды в питательном насосе
,
Здесь V —удельный объем воды при температуре tД.Н — определяется из таблиц поtД.Н= 165 °С, V=0,00111 м3/кг;Рп.н — повышение давления в питательном насосе, Н/м2(Па), равное разности давления за насосом –Рза ни давления перед насосомPперед н.
Давление за насосом должно быть на 25…30% выше давления перед турбиной, чтобы можно было преодолеть сопротивление ПВД и парогенератора. Принимаем
Рза н== 29,375 МПа.
Давление перед насосом принимаем равным давлению в деаэраторе
= 0,7 МПа,
так что
=28,675 МПа =28,675•Па.
Внутренний КПД насосав принимаем равным=0,8 из рекомендуемого диапазона= 0,75…0,82, тогда
28. Определяем нагрев воды в насосе:
Здесь впереди — температура воды перед насосом, принимается равной температуре насыщения в деаэраторе, 165 °С. Этой температуре соответствует энтальпия, определенная из таблиц [17] и [21],= 697,14 кДж/кг. Энтальпии за насосом, вычисляемой по формуле
по таблицам [17] и [21] соответствует tЗА Н =173,5°С, так что подогрев воды в насосе равен
С,
29. Суммарный нагрев в П7 и П6:
С.
30. Приняв из условия повышения экономичности, что подогрев в П7, питающейся от холодной нитки промперегрева, в 1,5 раза больше (из рекомендованного диапазона 1,5…1,8), чем подогрев в П6, т. е. , из предыдущего уравнения получаем
°С;
=42,702°С.
31. Температура за П6
=170,33+28,468= 198,798°С.
32. Приняв недогрев в П6 tП6 =2°С, определяем температуру насыщения в П6:
=198,8+2=200,8°С.
По этой температуре из таблице [17] и [21] найдем давление в П6:
= 1,58 МПа
и давление в отборе на П6:
= 1,72 МПа.
33. Давление за ЦСД принято ранее (п. 13) равным 0,23 МПа, поэтому давление в отборе на ПЗ будет равно
РП3= 0,23 МПа,
давление в подогревателе ПЗ
= 0,207 МПа,
34. Температура насыщения в ПЗ определяется из таблиц [17] и [21] по = 0,207 МПа и равнаtП3 Н= 121,3°С.
Принимая недогрев в ПЗ, не имеющем охладителя пара, равным ,определяем температуру на выходе из ПНД ПЗ:
= 121,3 - 2 =119°С.
35. Из условия обеспечения надежной работы деаэратора и его регулятора давления принимаем подогрев основного конденсата в деаэраторе равным = 15°С.
Тогда температура за подогревателем П4:
36. Температура насыщения в П4, имеющем охладитель пара, равна
=150+2= 152°С.
Из таблиц [17] и [21] по =152°С находим= 0,0,502 МПа. Давление в отборе на П4:
=0,552 МПа.
37. Заданному давлению в конденсаторе Рк =0,00343 МПа соответствует температура насыщенияtКН= 26,33°С.
Принимаем равномерное распределение подогрева между подогревателями ПЗ, П2 и П1, т. е.
,
38. Температура конденсата на выходе из подогревателя ПЗ:
.
Отсюда подогрев в каждом из подогревателей равен
39. Температура основного конденсата за подогревателем П2:
Подогреватели П2 и П1, так же, как и ПЗ, не имеют охладителей пара, для них принимаем недогрев
.
Температура насыщения в П2:
.
Давление в П2 определим из таблиц [17] и [21] по = 90,2°С:
Давление в отборе на П2:
= 0,077 МПа.
40. Температура основного конденсата за подогревателем П1:
=57,4°С.
Температура насыщения П1:
=59,4°С.
Из таблиц [17] и [21] по находим:=0,019 МПа.
Давление в отборе на П1:
41. Строим точки отборов на is-диаграмме (рис. 2) как точки пересечения действительных процессов расширения с соответствующими изобарами и определяем температуры и энтальпии в этих точках:
точка П8, как точка пересечения процесса 1—2 с изобарой =5,72 МПа; в этой точке
;
точка П7, совпадает с точкой 2 и лежит на изобаре = 3,916 МПа; в этой точке
;
точка П6, как точка пересечения процесса 3'—4 с изобарой РП6= 1,72 МПа; в этой точке
;
точка д, соответствующая отбору на деаэратор и лежащая на пересечении процесса 3'—4 с изобарой = 1,08 МПа; в этой точке
,
и так далее по рис. 2 (точка ПЗ совпадает с точкой 4, а точка К, с точкой 5).
42. Параметры, полученные в результате расчетов, для удобства последующего использования сводим в табл. 2.
Температура дренажа на выходе из подогревателя, не имеющего охладителя дренажа, равна температуре насыщения в данном подогревателе, т. е.
.
Энтальпия конденсата и дренажа определяется с помощью таблиц для воды и пара [17] и [21] по температурам.
Таблица 1
Точка процесса |
В отборе |
В подогревателе |
Питательная вода и осн. конденсат |
Дренаж | |||||||||
Р |
t |
i |
P´ |
|
|
tп |
iп |
tдр |
iдр | ||||
МПа |
оС |
кДж/кг |
МПа |
оС |
кДж/кг |
оС |
кДж/кг |
оС |
кДж/кг | ||||
О |
23,5 |
560 |
3387,8 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- | |||
О´ |
22,795 |
557,48 |
3387,8 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- | |||
РС |
16,64 |
508 |
3315 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- | |||
П8 |
5,72 |
267 |
3073 |
5,25 |
267 |
1170 |
265 |
1160 |
265 |
1160 | |||
П7 |
3,916 |
243,5 |
3000 |
3,56 |
243,5 |
1054,4 |
241,5 |
1044 |
241,5 |
1044 | |||
3´ |
3,52 |
565 |
3598 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- | |||
3 |
3,43 |
564,63 |
3598 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- | |||
П6 |
1,72 |
456 |
3375 |
1,58 |
200,8 |
2792,6 |
198,8 |
847 |
198,8 |
847 | |||
Д |
1,08 |
386 |
3234 |
0,7 |
165 |
2763 |
165 |
697,3 |
- |
- | |||
П4 |
0,552 |
304,2 |
3072 |
0,502 |
152 |
2748 |
150 |
632 |
150 |
632 | |||
П3 |
0,23 |
213,8 |
2896 |
0,207 |
121,3 |
2707 |
119 |
500 |
119 |
500 | |||
П2 |
0,077 |
125 |
2729 |
0,07 |
90,2 |
2660 |
88,2 |
370 |
88,2 |
370 | |||
П1 |
0,0209 |
61 |
2570 |
0,019 |
59,4 |
2607 |
57,4 |
240,28 |
57,4 |
240,28 | |||
К |
0,00343 |
26,33 |
2384 |
- |
- |
121,4 |
29 |
- |
- |
- | |||
|
|
|
Х=0,936 |
|
|
|
|
|
|
|