Расчет теоретического цикла

Рис. 1. Схема и h – s диаграмма цикла с промежуточным перегревом пара и отбором пара на теплофикацию

Расчет параметров и функций.

Параметры пара и воды в характерных точках цикла находятся по таблицам термодинамических свойств воды и водяного пара (см. приложение). При необходимости используется метод линейной интерполяции.

Состояние 1. По начальным параметрам перегретого пара перед турбиной р₁ и t₁ находятся удельные энтальпия h₁, энтропия s₁ и объем v₁ .

Состояние а. Процесс расширения пара в части высокого давления (ЧВД) носит адиабатный характер, следовательно, по давлению р_а и энтропии s_а определяются параметры пара на входе в промежуточный пароперегреватель в точке а.

Состояние b. Параметры и функции перегретого пара после промежуточного пароперегревателя перед частью низкого давления (ЧНД) (в точке b) определяются по давлению р_b = р_а и температуре t_b = t₁.

Состояние 2. Процесс расширения пара в части низкого давления (ЧНД) носит адиабатный характер. По давлению р₂ и энтропии s₂ определяется состояние пара (обычно пар в точке 2 влажный (см. рис. 1). Тогда вычисляется степень сухости пара из формулы для расчета энтропии влажного пара , где – параметры насыщения при заданном давлении:

.

Энтальпия и удельный объем влажного пара в точке 2 равны:

где - параметры кипящей воды;

- параметры сухого насыщенного пара при давлении влажного пара p₂.

Температура влажного пара равна температуре насыщения при данном давлении, следовательно, .

Состояние 3. Процесс конденсации пара 2–3 проходит при постоянных давлении и температуре, р₃ = р₂, t₃ = t_2. Параметры кипящей воды берутся из таблицы.

Состояние О. Так как процесс расширения пара в турбине b–о–2 адиабатный, то . По давлению и энтропии определяется состояние пара (влажный или перегретый).

Если пар в точке отбора является перегретым, то его температура, энтальпия и удельный объем определяются по таблицам по известным значениям давления и энтропии путем линейного интерполирования.

Если пар в точке отбора является влажным, то вычисляется степень сухости пара

,

а затем по найденной степени сухости считаются энтальпия и удельный объем влажного пара:

где - параметры кипящей воды;

- параметры сухого насыщенного пара при давлении влажного пара в отборе p_о.

Состояние О^′. Процесс о–о´ является изобарным, поэтому . а параметры кипящей воды при давлении р₀ находятся из таблицы.

Температура в точке о´ равна температуре насыщения при давлении в отборе:

.

Состояние «пв». В точке «пв» сливаются два потока конденсата – из отбора и конденсатора (давление последнего потока предварительно повышается насосом до давления отбора). Для определения термодинамических функций в данной точке необходимо знать долю каждого потока.

Вычисление доли расхода пара, направляемого в отбор, , где D – полный расход пара, D_o – расход пара в теплофикационном отборе, производится следующим образом.

Внешняя полезная работа адиабатного процесса расширения пара в турбине совершается за счет убыли энтальпии, следовательно удельная работа турбины, равная работе цикла (работой насосов пренебрегаем) равна

,

Доля отбора пара определяется из совместного решения выражений для мощности установки и работы турбины.

Энтальпия питательной воды в точке «пв» находится из теплового баланса слияния потоков конденсата.

Аналогично можно приближенно найти энтропию питательной воды:

.

Приближенный расчет температуры воды проводится с учетом соотношения h = с_pв t_{; где} с_pв = 4,19 кДж/(кг·К).

Найденные параметры и функции сводятся в таблицу 1.

Таблица1

Термодинамические параметры и функции в характерных точках теоретического цикла

Расчет удельных количеств подведенной и отведенной теплоты, термического КПД цикла и коэффициента использования теплоты пара.

В изобарных процессах подвода и отвода теплоты количество теплоты определяется разностью энтальпий:

,

,

где – удельное количество теплоты, отводимое в конденсаторе,

– удельное количество теплоты, отданной тепловому потребителю.

Формула для расчета полезной работы цикла и работы турбины приведена выше.

Термический КПД цикла

.

Коэффициент использования теплоты пара

.

Расчет расходов пара, топлива, охлаждающей воды в конденсаторе, теплового потока теплофикации.

Полный расход пара можно найти, зная долю пара, направляемого в отбор, или по величинам мощности и удельной работы цикла:

.

Теплота, подводимая к рабочему телу в парогенераторе, выделяется при сгорании топлива. Тогда расход топлива можно найти из соотношения:

где - теплота сгорания топлива (см. задание);

- КПД парогенератора (см. задание).

Отсюда .

Теплота, выделяющаяся при конденсации пара, нагревает охлаждающую воду, расход которой определяется из уравнения баланса теплоты

,

где =4,19 кДЖ/(кг·К) - теплоемкость воды;

- Нагрев охлаждающей воды в конденсаторе (см. задание).

Отсюда

.

Тепловой поток на теплофикацию

.