Реферат

Дана курсова робота містить 2 розділи, 11 рисунків, 19 формул і 9 використаних першоджерел.

В даній курсовій роботі описується паросилова установка, а також принцип її роботи який базується на циклах Карно, також обчислюється ККД паросилової установки за циклом Ренкіна і регенеративним циклом Ренкіна з двома відборами. Провівши обрахунки визначено, що за даних умов ККД регенеративного циклу становить 77%, а циклу Ренкіна 57%, тобто регенеративний цикл кращий за цикл Ренкіна на 34,15%.

КЛЮЧОВІ СЛОВА:

Парогенератор, парогенератор, пара, турбіна, паротурбінна установка, регенеративний цикл, коефіцієнт корисної дії.

Вступ

В даний час переважна частина електроенергії виробляється на теплових електростанціях за допомогою паротурбінних установок з використанням водяної пари.

Теплова паротурбінна електростанція (ТПЕС), теплова електростанція, на якій для приводу електричного генератора використовується парова турбіна (ПТ). Основне призначення ТПЕС, як і будь-якої електростанції, – виробництво електричної енергії.

Необхідний для ПТ пар виробляється в парогенераторі. Використання пари з високими параметрами (тиском і температурою) збільшує питому роботу пари, зменшує витрату пари, тепло і палива, тобто збільшує ККД (коефіцієнт корисної дії) ТПЕС. Як живильна вода для парогенераторів використовують конденсат відпрацьованої в турбіні пари, пором регенеративних відборів турбіни, що підігрівається.

Сучасні ТПЕС працюють по термодинамічному циклу, основою якого служить цикл Ренкіна водяної пари. Необхідний тиск пари забезпечується подачею в парогенератор відповідної кількості що підлягає перетворенню на пару води (за допомогою живильного насоса). Потрібна температура пари досягається його перегрівом в пароперегрівачі парогенератора; в той же час виробляється проміжний перегрів пари: пару з проміжного рівня турбіни відводять в котельну для повторного перегріву, а потім направляють в наступний рівень турбіни. Турбоагрегат і пором, що забезпечує його, парогенератор з їх допоміжним устаткуванням і трубопроводами пари і води утворюють енергоблок ТПЕС.

Економічність енергозбереження електростанції характеризується величиною розрахункових питомих витрат на виробництво електроенергії. Розрахункові питомі витрати визначаються одноразовими (за роки будівництва станції) капіталовкладеннями, а також щорічними витратами виробництва з моменту введення устаткування в експлуатацію і на ТПЕС.

Теоретичним циклом паротурбінних установок є цикл – Ренкіна.

Розділ 1. Теоретичні аспекти

1.1. Цикл Карно

Сучасна промислова теплоенергетика базується на використанні паросилових установок (ПСУ). Джерелом енергії в таких установках є теплова енергія продуктів згоряння органічного палива (вугілля, газ та нафтопродукти) або енергія ядерних перетворень важких елементів. Продукти згоряння не виконують ролі робочого тіла. Вони є лише проміжними носіями теплової енергії, яку передають робочому тілу – воді та водяній парі. Основною перевагою води як робочого тіла є те, що вона дешева, легкодоступна, поширена у природі і практично не вступає у взаємодії з матеріалом ПСУ.

Як було показано раніше, здійснити ідеальний цикл Карно в ДВЗ, де ро­бочим тілом є продукти згоряння, неможливо, оскільки процеси теплообміну робочого тіла у циклі відбуваються при змінній температурі. Застосування води як робочого тіла дає можливість побудувати тепловий двигун, що пра­цював би за циклом Карно. Пояснюється це тим, що процеси передачі теплоти можна здійснювати при різних і під час фазового перетворення води, тобто при кипінні і конденсації, що є ізобарично-ізотермічними.

Як відомо, цикл Карно складається із двох ізотерм і двох адіабат. Розгля­немо, якими властивостями повинно володіти робоче тіло, щоб задовольнити побудову циклу Карно. Так, температура передачі теплоти від гарячого джерела має бути максимально можливою, що визначається міцністю мате­ріалу лопаток турбіни і теплофізичними властивостями води. Сучасний рівень техніки матеріалознавства дає можливість у разі лопаток із звичайних сталей застосовувати температуру пари до 575 °С, а у разі лопаток із нержавіючих сталей – до 600-650 °С.

З другого боку за цієї температури робоче тіло повинно мати достатньо велику теплоту фазового перетворення, яка, як відомо, з ростом температури зменшується і при критичній температурі дорівнює нулю. Одночасно з ростом температури насичення росте і тиск, що призводить до необхідності обвантаження і ускладнення конструкції установок. Виходячи із цих міркувань, максимальним тиском вважається тиск до 30 МПа.

Рис. 3. Принципова схема та цикл Карно паросилової установки

Температура відведення теплоти тісно пов'язана з температурою нав­колишнього середовища, що є холодним джерелом. Тому температура по трійної точки води повинна бути не вище температури навколишнього сере­довища, тобто вода має бути в рідкому стані. Таким чином, використовуючи вологу пару, можна побудувати цикл Карно, в якому підведення і відведення теплоти відбуваються в ізотермічних умовах при температурах і .

Розглянемо принципову схему паросилової установки (рис. , а), що пра­цює за циклом Карно, і його зображення в координата p-v і T-s (рис. , б, в). Характерні точки циклу нанесені на схемі в кружечках у відповідних місцях.

Для здійснення такого оборотного циклу процес передачі теплоти від­бувається у паровому котлі ПК за ізобарично-ізотермічних умов (лінія 4-1). Суха насичена пара (точка 1) з параметрами і надходить у парову турбіну ПТ. У турбіні відбувається адіабатичне розширення водяної пари (лінія 1-2), завдяки чому виконується корисна робота, яка перетворюється в електричну енергію в генераторі Г. При цьому температура і тиск знижуються до значень та , а ступінь сухості зменшується від 1 до . З такими параметрами пара надходить в конденсатор К, де, охолоджуючись водою ОБ, віддає деяку кількість теплоти частково конденсується при постійних і . Ступінь сухості при цьому зменшується від до . 3 такими параметрами волога водяна пара подається до компресора КМ, де адіабатично стискується (лінія 3-4). Кількість відведеної теплоти і ступінь сухості мають бути такими, щоб при стисненні в компресорі не вийти за межі насиченого стану (точка 4). Потім пара надходить у паровий котел і цикл замикається.

Визначимо термічний ККД такого циклу. Значення температури гарячого джерела визначається критичною температурою води (374,15 °С) і для роз­рахунків може бути прийнятою 350 °С, що відповідає тиску

Нижня температура визначається параметрами потрійної точки, середньорічною температурою повітря у даній місцевості й умовами теплообміну. Для забезпечення надійного теплообміну температура водяної пари в конденсаторі повинна бути хоч на 10 °С вище середньорічної. Розрахунки показують, що для наших умов = 30 °С. Тиск, що відповідає цій температурі, . Тоді

(2.1)

Як бачимо, термічний ККД циклу Карно за таких умов має достатньо велике значення. Тепер розглянемо технічні можливості створення такої установки. При адіабатичному розширенні сухої насиченої пари із точки 1 () до тиску вологість її збільшується приблизно до 41 %, що негативно впливає на роботу парової турбіни. В процесі конденса­ції вологість пари підвищується приблизно до 58 %. Тому компресор буде працювати за ще важчих умов. Якщо розрахувати роботу адіабатичного стиснення компресора за цих умов (площа 3-4---3, рис 5, б), то вона не набагато менша за роботу турбіни. Тобто на процес стиснення необхідно витратити таку ж роботу, яку практично отримують у циклі. Це є основною причиною, чому недоцільно будувати паросилову установку за циклом Карно.

Зниження початкового тиску і підвищення кінцевого тиску покращує роботу установки, але термічний ККД циклу при цьому різко зменшується.