- •Министерство образования и науки Российской Федерации
- •Научный редактор
- •Введение
- •1. Основные термические параметры состояния
- •Удельный объем
- •Давление
- •Соотношения единиц измерения давления
- •Температура
- •1.1. Задачи
- •1.2. Контрольные вопросы
- •2. Законы и уравнения состояния идеальных газов. Смеси идеальных газов
- •2.1. Задачи
- •2.2. Контрольные вопросы
- •3. Теплоемкости газов и газовых смесей
- •3.1. Задачи
- •3.2. Контрольные вопросы
- •4. Первый закон термодинамики для закрытой системы
- •4.1. Задачи
- •4.2. Контрольные вопросы
- •5. Политропные процессы изменения состояния идеальных газов
- •5.1. Задачи
- •5.2. Особенности расчета процессов идеальных газов при учете влияния температуры на их изобарную и изохорную теплоемкости
- •5.3. Задачи
- •5.4. Контрольные вопросы
- •6. Термодинамические свойства воды и водяного пара. Процессы водяного пара
- •6.1. Задачи
- •6.2. Контрольные вопросы
- •7. Влажный воздух
- •Основные характеристики влажного воздуха
- •Характеристики атмосферного влажного воздуха
- •Область влажного ненасыщенного воздуха h,d- диаграммы
- •Область перенасыщенного влажного воздуха h,d- диаграммы
- •Пример пользования h,d- диаграммой
- •7.1. Задачи
- •7.2. Контрольные вопросы
- •8. Второй закон термодинамики
- •8.1. Задачи
- •8.2. Контрольные вопросы
- •9. Первый закон термодинамики для потока. Работа изменения давления в потоке. Эксергия в потоке
- •Работа изменения давления в потоке для адиабатных процессов
- •Эксергия в потоке
- •9.1. Задачи
- •9.2. Контрольные вопросы
- •10. Истечение газа и пара через сопловые каналы
- •Особенности расчета процесса истечения через сопло реальных веществ
- •Необратимое истечение газов и паров через сопло
- •Процессы торможения. Параметры заторможенного потока
- •Методика расчета соплового канала при истечении через него газа или пара с начальной скоростью больше нуля
- •10.1. Задачи
- •10.2. Контрольные вопросы
- •11. Дросселирование газов, паров и жидкостей
- •11.1. Задачи
- •11.2. Контрольные вопросы
- •12. Процессы смешения газов и паров
- •Смешение в объёме
- •Смешение в потоке
- •Смешение при заполнении объёма
- •12.1. Задачи
- •12.2. Контрольные вопросы
- •13. Циклы двигателей внутреннего сгорания
- •Цикл двс с подводом теплоты к рабочему телу при постоянном объеме
- •Цикл двс с подводом теплоты к рабочему телу при постоянном давлении
- •Цикл двс со смешанным подводом теплоты к рабочему телу
- •13.1. Задачи
- •13.2. Контрольные вопросы
- •14. Циклы воздушных реактивных двигателей
- •Цикл прямоточного врд
- •Цикл турбокомпрессорного врд
- •14.1. Задачи
- •14.2. Контрольные вопросы
- •15. Циклы газотурбинных установок
- •Методика расчета тепловой экономичности обратимого цикла гту
- •Тепловая экономичность реального цикла гту
- •Регенеративный цикл гту
- •Регенеративный цикл гту с двухступенчатым сжатием и расширением рабочего тела
- •15.1. Задачи
- •15.2. Контрольные вопросы
- •16. Циклы паротурбинных установок
- •16.1. Базовый цикл пту – цикл Ренкина
- •Расчет простого обратимого цикла пту
- •Расчет необратимого цикла простой пту
- •Система кпд цикла пту
- •16.2. Цикл пту с вторичным перегревом пара
- •16.3. Регенеративный цикл пту
- •Выбор оптимальных давлений отборов пара турбины на регенеративные подогреватели пту
- •Особенности расчета регенеративных пту с подогревателями поверхностного типа
- •16.4. Теплофикационные циклы пту
- •Теплофикационные пту с отборами пара на тепловые потребители
- •16.5. Термодинамические особенности расчета циклов аэс на насыщенном водяном паре
- •16.6. Задачи
- •16.7. Контрольные вопросы
- •17. Циклы парогазовых установок
- •17.1. Цикл пгу с котлом-утилизатором
- •17.2. Циклы пгу со сжиганием топлива в паровом котле
- •Цикл пгу с низконапорным парогенератором
- •Цикл пгу с высоконапорным парогенератором
- •Полузависимая пгу
- •17.3. Задачи
- •17.4. Контрольные вопросы
- •18. Циклы холодильных установок и тепловых насосов
- •18.1. Цикл воздушной холодильной установки (вху)
- •Методика расчета вху
- •18.2. Цикл парокомпрессорной холодильной установки
- •Методика расчета цикла пкху
- •18.3. Парокомпрессорный цикл теплового насоса
- •Методика расчета цикла парокомпрессорного теплового насоса
- •18.4. Задачи
- •18.5. Контрольные вопросы
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Приложения
- •Оглавление
- •Чухин Иван Михайлович
- •Редактор н.Б. Михалева
- •153003, Г. Иваново, ул. Рабфаковская, 34.
16.4. Теплофикационные циклы пту
Цикл ПТУ, предназначенный для отпуска тепловой (QТП) и электрической энергии (WТ), называется теплофикационным.
Целесообразность отпуска тепловой энергии в ПТУ можно продемонстрировать на примере цикла противодавленческой теплофикационной ПТУ (рис.16.15).
Тепловую эффективность таких циклов характеризует коэффициент использования теплоты
, (16.36)
где QТП=Dтп(hтп-ctкТП) – теплота, отпущенная ПТУ тепловому потребителю,
ctкТП – энтальпия конденсата, возвращающегося от теплового потребителя, определяется по давлению ртп и температуре tктп.
В данном цикле расход пара на турбину D равен Dтп, а коэффициент использования теплоты равен единице;
.
Для оценки эффективности выработки электрической мощности в теплофикационных ПТУ используется коэффициент выработки электроэнергии на тепловом потреблении
, (16.37)
где WТП=Dтп(ho-hтп) – мощность, выработанная в турбине потоком пара, идущим на тепловой потребитель.
Теплофикационные пту с отборами пара на тепловые потребители
Наиболее распространены теплофикационные ПТУ с отборами пара на тепловой потребитель (рис.16.16).
Цикл этой ПТУ в h,s- диаграмме показан на рис. 16.17. При расчете и изображении этого цикла в h,s- диаграмме работу насосов не учитываем, поэтому условно считаем, что изобары в области жидкости совпадают с линией х=0.
Основные обозначения параметров рабочего тела данного теплофикационного цикла ПТУ:
ро, to, ho – давление, температура и энтальпия пара перед ЧВД турбины (точка 1);
рвп, hвпi’ – давление и энтальпия пара на выходе из ЧВД турбины или на входе в ВПП (точка 2);
рвп, tвп hвпi” – давление, температура и энтальпия пара на выходе из ВПП или на входе в ЧНД турбины (точка 3);
рк, hкi – давление и энтальпия пара на выходе из ЧНД турбины (точка 4);
ртп, hтпi – давление и энтальпия отбора пара ПТУ на ТП;
р1, h1i – давление и энтальпия отбора пара ПТУ на смешивающий регенеративный подогреватель;
ctк’ – энтальпия воды в состоянии насыщения на выходе из конденсатора турбины (точка 5);
ct1’ – энтальпия воды в состоянии насыщения на выходе из подогревателя П1 (точка 6);
ctкТП – энтальпия воды, возвращающейся от теплового потребителя в цикл ПТУ;
ctсм – энтальпия воды после узла смешения (точка 7);
ctпв = ctсм – энтальпия питательной воды на входе в паровой котел, она равна энтальпии смеси, т.к. работа сжатия воды в насосах не учитывается в данном расчете.
Расчет таких теплофикационной ПТУ проще выполняется с абсолютными, а не относительными расходами рабочего тела.
Расход пара на тепловой потребитель из отбора турбины рассчитывается на основании заданной тепловой мощности потребителя теплоты
.
Расход пара на смешивающий регенеративный подогреватель определяется из уравнения смешения потоков (рис.16.18)
;
. (16.38)
Энтальпия питательной воды равна энтальпии воды на выходе из смесителяctпв=ctсм, она определяется из уравнения смешения потоков в смесителе (рис.16.19)
;
. (16.39)
Внутренняя мощность турбины определяется как сумма мощностей отсеков турбины с постоянными расходами:
. (16.40)
Внутренний абсолютный КПД теплофикационной ПТУ
, (16.41)
где Q1 – теплота, подведенная в цикле ПТУ к рабочему телу.
КПД использования теплоты топлива определяется как отношение полезной произведенной электрической и тепловой мощности ПТУ к подведенной теплоте:
. (16.42)
Коэффициент выработки электрической энергии на тепловом потреблении определяется как отношение мощности турбины, произведенной потоком пара, идущим из отбора на тепловой потребитель, к величине отпущенной потребителю теплоты:
. (16.43)