Файл: Курсовая работа Студент Винокурова А. Н. Группа 218 э жумаев З. Задание Тема курсовой работы Тепловой расчёт парогазовых установок. Сравнение эффективности работы парогазовых установок.doc

Кафедра «Электроэнергетика» Утверждаю

Предмет «Парогазовые установки» Заведующий кафедрой

_______________________ Атауллаев Н.О.

«____» ____________2022г.

Курсовая работа

Студент: Винокурова А.Н. Группа: 2-18 Э

Руководитель: Жумаев З.
Задание:

1. 
   Тема курсовой работы:
   

«Тепловой расчёт парогазовых установок. Сравнение эффективности работы парогазовых установок»

2. 
   Данные:
   

1-вариант. Первичные данные: ГТУ-t1=13oC, t3=980oC, t4=455oC,P1=0,1МПа; ПТУ-hсв.и=3276кДж/к, hотр.нд.=2070кДж/кг, hотб1=2740кДж/кг, hотб2=2460кДж/кг; Nпту=77000кВт, Qн=35,51кДж/м3, n(ка)=0,95

3. 
   Основные источники и литература:
   
   1. 
      Цанев С.В., Буров В.Д., Ремезов А.Н., Газотурбинные и парогазовые установки тепловых электростанций.-М.: Издательство МЭИ, 2002.
      
   2. 
      Ривкин С.Л., Александров А.А., Термодинамические свойства воды и водяного пара.-М.: Энергоатомиздат, 1984.-79 с.
      
   3. 
      Промышленные тепловые электростанции. Учебник для вузов. Под ред. Соколова Е.Я.-М.: Энергия, 1979.
      

4. 
   Графическая часть работы:
   
   1. 
      «Цикл Брайтона-Ренкина. Цикл ГТУ в Pv и TS диаграммах»
      
   2. 
      «Принципиальная схема и цикл ПГУ»
      

5. 
   Дополнительные задания и указания:
   

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


Дата приёма задания: _______________________ _____________________________
Принял на выполнение работы ____________ ________________

^{Дата подпись}

____________ ________________

^{Дата подпись}

____________ ________________

^{Дата подпись}
Оценка: __________________

Содержание
Введение

1. Общая характеристика парогазовых установок

2. Выбор схемы ПГУ и ее описание

3. Цикл ПГУ в TS - диаграмме

4. Термодинамический расчет цикла газотурбинной установки

4.1 Определение параметров в характерных точках цикла газотурбинной установки (идеального процесса)

4.2 Определение параметров в характерных точках цикла газотурбинной установки (реального процесса)

4.3 Определение энергетических характеристик цикла ГТУ

---

5. Расчет цикла паротурбинной установки

5.1 Нахождение энтальпий процесса расширения (идеального процесса)

5.2 Расчет реального процесса

5.3 Нахождение доли пара в отборах

6. Определение технико-экономических показателей ПТУ

7. Расчет цикла ПГУ

8. Определение электрической мощности ГТУ и ее технико-экономических показателей

9. Технико-экономические характеристики ПГУ

10. Вывод-Анализ результатов расчета по трем видам энергогенерирующих установок

Список использованной литературы

ВВЕДЕНИЕ

В любой стране энергетика является базовой отраслью экономики, стратегически важной для государства. От её состояния и развития зависят соответствующие темпы роста других отраслей хозяйства, стабильность их работы и энерговооруженность. Энергетика создает предпосылки для применения новых технологий, обеспечивает наряду с другими факторами современный уровень жизни населения. На независимости страны от внешних, импортируемых энергоресурсов, также как и на развитом оборонном вооруженном комплексе основывается высокая позиция государства на международной политической арене.

В промышленности электрическая энергия из тепловой получается путем промежуточного преобразования её в механическую работу. Превращение тепла в электричество с достаточно высоким КПД без промежуточного преобразования его в механическую работу было бы крупным шагом вперёд. Тогда отпала бы надобность в тепловых электростанциях, использовании на них тепловых двигателей, которые имеют относительно низкий КПД, весьма сложны и требуют довольно квалифицированного ухода при эксплуатации. Современная техника пока не позволяет создать более или менее мощные установки для получения электричества непосредственно из тепла. Все установки такого типа пока могут работать или только кратковременно, или при крайне малых мощностях, или при низких КПД, или зависят от временных факторов, таких как погодные условия, время суток, и т.п. В любом случае они не могут гарантировать достаточную стабильность в энергоснабжении страны.

Поэтому на тепловых электростанциях нельзя обойтись без тепловых двигателей. Перспективное направлении развития энергетики связано с газотурбинными (ГТУ) и парогазовыми (ПГУ) энергетическими установками тепловых электростанций. Эти установки имеют особые конструкции основного и вспомогательного оборудования, режимы работы и управление. ПГУ на природном газе - единственные энергетические установки, которые в конденсационном режиме работы отпускают электроэнергию с электрическим КПД более 58%.

---

В энергетике реализован ряд тепловых схем ПГУ, имеющих свои особенности и различия в технологическом процессе. Происходит постоянная оптимизация как самих схем, так и улучшение технических характеристик её узлов и элементов. Основными показателями, характеризующими качество работы энергетической установки, являются её производительность (или КПД) и надёжность.

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПАРОГАЗОВЫХ УСТАНОВОК

Многообразие, а в ряде случаев и большая сложность схем комбинированных установок затрудняет их изучение и сопоставление. Однако можно убедиться в том, что многие схемы при их кажущихся различиях одинаковы по характеру осуществляемых рабочих процессов. Все комбинированные установки можно грубо разделить на три группы:

- К первой группе присуще отсутствие контакта между продуктами сгорания и парожидкостным рабочим телом; каждый из рабочих агентов движется по самостоятельному контуру, и взаимодействие между ними осуществляется лишь в форме теплообмена в аппаратах поверхностного типа. Схемы этой группы могут быть отнесены к комбинированным парогазовым установкам с разделенными контурами рабочих тел. В установках такого рода в качестве парожидкостного рабочего тела в принципе может быть выбрано любое вещество.

- Вторая группа отличается тем, что в ней в паровом цикле используется только отходящее тепло газового цикла. Поэтому данную схему правильно было бы называть бинарной газопаровой.

-Третья группа характеризуется непосредственным контактом (смешением) продуктов сгорания и пароводяного рабочего тела. Соответствующие установки могут быть отнесены к группе газопаровых установок. Почти во всех установках этой группы преобладающая часть объединенного потока рабочего тела приходиться на газообразные продукты сгорания. Установки с впрыском воды в газовый тракт будем называть газопаровыми контактами.

2. ВЫБОР СХЕМЫ ПГУ И ЕЕ ОПИСАНИЕ

Рис.1-Принципиальная схема ПГУ-ТЭЦ с турбиной конденсатором и сетевой теплофикационной установкой:

---

К-конденсатор; Н-конденсатный насос; СП1, СП2-сетевые подогреватели, ПВК-пиковый водогрейный котел; СН-сетевой насос; ТП-тепловой потребитель, КС-камера сгорания; КУ-котёл-утилизатор; ГТ-газовая турбина; ПТ-паровая турбина; ЭГ-электрогенератор

Принцип работы самой экономичной и распространенной классической схемы таков. Устройство состоит из двух блоков: газотурбинной (ГТУ) и паросиловой (ПС) установок. В ГТУ вращение вала турбины обеспечивается образовавшимися в результате сжигания природного газа, мазута или солярки продуктами горения - газами.

Образовавшиеся в камере сгорания газотурбинной установки продукты горения вращают ротор турбины, а та, в свою очередь, крутит вал первого генератора.

Рис.2-Комбинированный цикл ПГУ:

1234561-цикл ГТУ с регенерацией, теплота охлаждения газов 5-6 в регенераторе идёт на подогрев воздуха 2-3

Выходные газы энергетической ГТУ поступают в КУ, где большая часть их теплоты передается пароводяному рабочему телу. Генерируемый в КУ пар направляется в паротурбинную установку (ПТУ), где вырабатывается дополнительное количество электроэнергии.

Отработавший в паровой турбине (ПТ) пар конденсируется в конденсаторе ПТУ, конденсат с помощью насоса подается в КУ. Там они нагревают пар до температуры и давления, достаточных для работы паровой турбины, к которой подсоединен еще один генератор.

Р_о и t_о - давление и температура острого (свежего) пара перед турбиной; Р_к - давление отработавшего пара в конденсаторе; Р_отрб1 и Р_отрб2 - давление пара в регенеративных отборах турбины

3. ЦИКЛ ПГУ В TS - ДИАГРАММЕ

Рис.3-Цикл ПГУ в TS-диаграмме

4. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ЦИКЛА ГАЗОТУРБИННОЙ УСТАНОВКИ

---

Рис.4 - Принципиальная схема и цикл ГТУ:

К - компрессор; КС - камера сгорания; ГТ - газовая турбина; ЭГ – электрогенератор

Рис.5 – Диаграмма идеального цикла ГТУ в PV в TS координатах:

+Q₁– теплота, подведённая к рабочему телу; Q₂– теплота продуктов сгорания

4.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ В ХАРАКТЕРНЫХ ТОЧКАХ ЦИКЛА ГАЗОТУРБИННОЙ УСТАНОВКИ (ИДЕАЛЬНОГО ПРОЦЕССА)

Основными термодинамическими параметрами являются давление, температура и удельный объем.

Точка 1

Давление Р₁ и температура t₁ атмосферного воздуха - заданы.

Удельный объем v₁ из уравнения состояния идеального газа
, м³/кг;
где R - газовая постоянная воздуха

Т₁ - абсолютная температура воздуха; Т₁ = t₁ + 273=13+273=286 К
м³/кг
Точка 4
t₄ - задана, Т₄ = t₄ + 273 = 455 + 273 = 728 К
-1 - изобарный процесс отвода теплоты → Р₄ = Р₁ = 0,1 МПа = 0,1·10⁶ Па.

Соотношение параметров в изобарном процессе


м³/кг
Точка 3
t₃ - задана. Т₃= t₃ + 273 = 980 + 273 = 1253 К
-4 - адиабатное расширение рабочего тела в газовой турбине ГТУ.

Соотношение параметров в адиабатном процессе
,
где к - показатель адиабаты, для двухатомных газов (в том числе воздуха) к = 1,4.

МПа
Удельный объем v₃ найдем из уравнения состояния идеального газа в точке 3
м³/кг
Точка 2

-3 - изобарный процесс подвода теплоты в камере сгорания ГТУ → Р₂ = Р₃ = 0,6689 МПа. 1-2 - адиабатное сжатие воздуха в компрессоре ГТУ. Соотношение параметров в адиабатном процессе

---