3. Цикл гту с регенерацией (рисунок 3).

В случае предельной регенерации (T_а – температура воздуха после регенератора или перед входом в камеру сгорания, T_b = T_2g, соответственно , .

Внутренний к.п.д. установки с предельной регенерацией равен:

, или

,

В случае непредельной регенерации ,

,

Отсюда:

,

Внутренний к.п.д. установки определяется по формуле так же, как и для цикла с предельной регенерацией. Повышение экономичности от регенерации равно:

,

Результаты расчета цикла с регенерацией следует свести в таблицу 7 и сделать выводы о влиянии на к.п.д. и мощность.

Таблица 7

Величина	Расчетная формула	Размерность

4.Цикл гту с двухступенчатым сжатием, двухступенчатым

расширением и регенерацией (рисунок 4).

На рисунке 4 точки 2, 4, 6, 8 относятся к обратимому циклу, а точки 2g, 4g, 6g, 8g – к действительному циклу.

Рис. 4

При двухступенчатом сжатии конечное давление достигается последовательным сжатием в двух компрессорах, поэтому степень повышения давления в каждой ступени будет равна , следовательно, изменяются температуры (удельные энтальпии) в конце процессов сжатия и расширения.

Температуры и удельные энтальпии в конце обратимых процессов сжатия и расширения определяют из соотношений:

, ,

Если учесть зависимость теплоемкости от температуры, то по таблицам [2] можно найти относительные давления:

, ,

Согласно относительным давлениям из таблицы [2] выписывают температуры и удельные энтальпии: t₂, i₂; t₆, i₆. При равенстве отношений давлений сохраняется равенство температур Т₂ = Т₄, Т₆ = Т₈. Действительные температуры и удельные энтальпии в конце необратимого процесса сжатия и расширения определяют по формулам относительных к.п.д. компрессора и турбины:

, ,

При равенстве относительных к.п.д. получается равенство:

, ,

, ,

В случае предельной регенерации , температура воздуха после регенератора , и ,соответственно, .

В случае непредельной регенерации , температура воздуха после регенерации и, соответственно, энтальпия, определяются из выражения:

,

отсюда:

,

Внутренний к.п.д. ГТУ равен:

, или

Действительная мощность двух турбин равна:

,

Действительная мощность двух компрессоров равна:

,

Действительная мощность ГТУ равна:

,

Результаты расчета следует дать в форме таблицы 8 и сделать выводы о влиянии на к.п.д. и мощность.

Таблица 8

Величина	Расчетная формула	Размерность

Повышение экономичности от двухступенчатого сжатия и расширения равно:

,

ЗАДАНИЕ №3

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЁТ ЦИКЛОВ ПАРОТУРБИННЫХ

УСТАНОВОК (ПТУ).

Исходные данные (таблица 9).

1. Для цикла Ренкина параметры пара перед турбиной ; давление в конденсаторе = 0,04 * 1 Па.

2. Для цикла с промежуточным перегревом пара (дополнительно к предыдущим данным) параметры промежуточного перегрева: ; .

3. Для регенеративного цикла давления отборов

4. Для теплофикационного цикла :

давление после турбины P ;

с отбором пара при давлении отбора P .

Принять температуру возвращаемого полностью конденсатора, равной температуре насыщения t при давлении P или P .

5. Мощность паротурбинной установки принять

МВт.

6. Теплота сгорания условного топлива

кДж/кг.

7. Коэффициенты полезного действия (на основании опытных данных) :

парогенератора _пг = 0,9 ÷ 0,93 ;

паропровода _пп = 0,98 ÷ 0,99 ;

механический η_м = 0,98 ÷ 0,99 ;

внутренний относительный турбины: η_oi = 0,8 0,89 ;

электрогенератора η_r = 0,98 0,99.

Требуется определить:

1. Термический КПД циклов η_t.

2. Коэффициент полезного действия установки брутто ( без учёта расхода энергии на собственные нужды­­) .

3.Удельный d ,кг/(кВт*ч), и часовой , кг/ч, расходы пара.

4. Часовой B , кг/ч, и удельный b , кг/( кВт*ч), расходы топлива.

5. Удельный расход тепла q , кДж/(кВт*ч).

6. Коэффициент использования тепла ( только для теплофикационного цикла ). K.

7. Относительное увеличение КПД от применения промперегрева и регенерации Δ η_t / η_t * 100% .

Таблица 9

№ вар	P 10^-5 Па	t C	P 10^-5 Па	t C	P 10^-5 Па	P 10^-5 Па	P 10^-5 Па	P 10^-5 Па	P 10^-5 Па
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30	90 100 35 240 300 100 130 110 170 220 35 90 30 50 100 150 200 100 30 60 135 100 90 60 30 45 90 120 170 240	535 530 450 565 600 510 565 550 550 580 435 550 440 450 500 500 540 540 450 500 550 565 480 450 470 510 520 540 565 600	27 34 15 50 70 24 25 25 48 54 12 20 10 15 30 36 52 24 10 15 35 25 18 20 12 15 20 25 38 65	535 530 450 565 600 510 565 550 550 580 445 550 440 450 500 500 540 540 450 500 550 565 480 450 470 510 520 540 565 600	7 10 5 12 15 6 10 8 12 12 6 5 7 8 9 10 12 10 8 7 6 8 9 6 5 5 9 8 10 14	1,2 4 1,2 5 6 1,15 5 4 5 3 1,2 1,0 1,3 2,4 4 5 4 3,5 1,2 1,2 1,1 4 1,5 1,2 1,2 1,3 3 4 3 4	- 1,0 - 1,2 1,2 - 0,9 1,2 1,2 0,8 - - - 0,9 1,2 1,0 0,8 0,6 - - - 0,6 - - - - 0,8 1 0,5 0,9	2 1,2 1,5 1,3 1,4 1,5 1,6 1,2 1,3 1,4 1,5 2,0 3,0 2,5 1,5 1,4 1,2 1,3 1,5 1,6 2,0 2,5 1,2 1,2 1,5 1,4 1,6 1,7 2 2	1,2 4 1,2 5 6 1,15 5 4 5 3 1,2 1,0 1,3 2,4 4 5 4 3,5 1,2 1,2 1,1 4 1,5 1,2 1,2 1,3 1,3 1,4 1,3 1,4

Примечание. Значение P для всех вариантов 0,04*10 Па.

8. Изобразить: схемы установки; циклы в координатах P,V; I,S; T,S.

МЕТОДИКА РАСЧЁТА.

1. Расчёт цикла Ренкина (рис. 5) производится согласно работе [3].

Параметры во всех точках цикла определяются по диаграмме i, S или по таблицам водяного пара [4] и сводятся в таблицу 10.

Таблица 10

Параметры	Обозначение точек
	1	2	2	3
Давление P,Па Удельный объём υ, м^3/кг Температура t ,^0С Удельная энтальпия i, кДж/кг Удельная энтропия S, кДж/(кг*к) Степень сухости x

Параметры в точке 3 определяются в результате изотропного процесса 2 -3: = S₃; l_н = l₃ - . Теоретическая работа насоса может быть определена также по формуле .

Поэтому i₃ = i₂^I + , где энтальпия конденсата при давлении Р₂ i₂^I = i_к = 4,19 t_н. Более точно можно определить по таблицам насыщенного пара [4]. Расчет цикла ведется по таблице 11.

Таблица 11

Показатели	Расчетные формулы	Размерность	Цифровое значение
Теоретическая работа турбины Теоретическая работа насоса Подведенное тепло Отведенное тепло Полезная работа на 1 кг пара в идеальном цикле Термический КПД цикла Ренкина Термический КПД цикла без учета работы насоса Относительная разность КПД t, t^1 Термический КПД цикла Карно в том же интервале Отношение КПД цикла Ренкина к КПД цикла Карно Удельный расход пара на теоретический, кВт*ч Часовой расход пара	lT = i1 – i2 lН = i3 – i^12 q1 = i1 – i3 q2 = i2 – i^2 lц = q1 – q2 = lт - lн D0 = d0 * N	кДж/кг --- --- --- --- --- --- --- --- --- кг/(кВт*ч) кг/ч

После расчёта идеального цикла переходим к расчёту цикла с учётом потерь (таблица 12) .

Таблица 12

Показатели	Расчётные формулы	Размерность	Цифровое значение
Относительный внутренний к.п.д. турбины Энтальпия пара в конце действительного процесса расширения в турбине Степень сухости в конце действительного процесса расширения Энтропия в конце действительного процесса расширения Внутренний КПД цикла Механический КПД КПД парогенератора КПД паропровода КПД электрогенератора КПД установки брутто (без учёта расхода энергии на собственные нужды) Удельный расход пара на выработку электроэнергии Часовой расход пара Часовой расход топлива (условного) Удельный расход топлива (условного) Удельный расход количества теплоты	0,85÷0,89 (выбирается по опытным данным) По i , S диаграмме или По i , S диаграмме или или ÷ 0,99 (выбирается по опытным данным) или	_ кДж/кг _ кДж/(кг*К) _ _ _ _ _ кг/(кВт*ч) кг/ч кг/ч Кг/(кВт*ч) Кг/(кВт*ч)

СХЕМА И ЦИКЛ С ПРОМЕЖУТОЧНЫМ ПЕРЕГРЕВОМ ПАРА

(рисунок 7)

Расчёт цикла ПТУ с промежуточным перегревом пара ( без учёта работы насосов ) ведётся по таблице 13.

Таблица 13

Показатели	Расчётные формулы	Размерность	Цифровое значение
Теоретическая работа турбины Подведённое тепло Отведённое тепло Термический КПД Отношение КПД цикла к КПД цикла Карно ( в том же интервале температур ) Удельный расход пара ( теоретический ) Часовой расход топлива (теоретический) Относительный внутренний КПД Энтальпия пара в конце действительного процесса расширения Внутренний КПД цикла КПД установки брутто (где взяты из условия задания) Удельный расход пара на выработку электроэнергии Часовой расход пара Часовой расход топлива Удельный расход топлива Удельный расход тепла Повышение экономичности от применения промперегрева	выбирается (см. предыдущий расчет) или или	кДж/кг кДж/кг кДж/кг _ _ кг/(кВт*ч) кг/ч _ кДж/кг _ _ кг/(кВт*ч) кг/ч кг/ч кг/(кВт*ч) кДж/(кВт*ч) _

РАСЧЕТ ЦИКЛА ПТУ С РЕГЕНЕРАТИВНЫМИ ОТБОРАМИ ПАРА

(рисунок 8)

На рисунке 8 показаны подогреватели смешивающего типа. Считаем, что вода нагревается до температуры конденсата греющего пара. Работу насосов не учитываем. Параметры точек I, 0_I, 0_I^I, 0₂, 0₂^I, 2^I заносят в таблицу, составляемую по форме таблицы 10 [4]. Доли отбираемого пара α₁, α₂ определяют из теплового баланса подогревателей. Баланс первого подогревателя (рисунок 8):

Баланс второго подогревателя (рисунок 8):

откуда

; ,

На рисунке 9 показаны подогреватели поверхностного типа. Считаем, что вода нагревается до температуры конденсата греющего пара. Работу насосов не учитываем. Баланс первого подогревателя (рисунок 9):

,

Баланс второго подогревателя (рисунок 9):

,

Из уравнений получаем:

; ,

Данные расчетов сводятся в таблицу 14.

Таблица 14

Показатели	Расчетные формулы	Размерность	Цифровое значение
Теоретическая работа турбины Подведенное тепло Отведенное тепло Термический КПД цикла с регенерацией Удельный расход пара Часовой расход пара (теоретический) Экономия, полученная в результате введения регенеративного подогрева КПД установки брутто (где взяты из условия задания) Удельный расход пара на выработку электроэнергии Часовой расход пара Часовой расход топлива Удельный расход топлива	%	кДж/кг кДж/кг кДж/кг _ кг/(кВт*ч) кг/ч % _ кг/(кВт*ч) кг/ч кг/ч кг/(кВт*ч)