Файл: Курс лекций Повышение эффективности теплоэнергетических установок и систем Выполнили Смирнов Д. А. Блинов Е. С.doc

Вычисляется средневзвешенный кпд каждого из котлов

, %

Далее рассчитывается средневзвешенный кпд котельной, учитывая работу каждого котла.

Таким образом, регулируя число часов работы каждого из котлов с меньшим и с большим кпд мы можем приблизиться к оптимальному режиму работы самой котельной.

Рассмотрим тепловую схему получения теплоты и электричества, а также основные кпд, характеризующие эффективность ее работы.
Для тепловых схем производства теплоты и электричества составляются материальные и энергетические балансы. Материальные – это расходы воды, пара. Энергетический баланс – расходы тела.

Балансы составляются для каждой узловой точки схемы, для каждого элемента схемы. Балансы записываются с учетом кпд и с учетом коэффициентов использования теплоты. Балансы рассчитываются для максимального зимнего режима, а также для типичных летних режимов.

Схема отражает сложившиеся традиционные способы получения, распределения и использования теплоты. Эта схема ТЭЦ, убрав из нее часть блоков, а именно, тепловые сети и их потребителей, получим схему котельной, которая может быть установлена любом промпредприятии. Такая схема характерна для КЭС. Если в этой схеме убрать конденсатор и генератор с паровой турбиной, то получим районную котельную промышленного отопительного типа.

Если же убрать отопление из оставшейся схемы, то получим схему промышленного типа. Если убрать блоки, отвечающие за пар на технологию, то котельная будет отопительного типа.

Наша задача заключается в анализе любой тепловой схемы и выделении в ней блоков: отопительного блока, промышленного блока, блока электрической станции, блока деаэрации, блока ХВО и других.

12. 
    TS-диаграмма цикла Ренкина для перегретого пара
    

Принципиально такая тепловая схема термодинамически в TS-диаграмме изображается циклом Ренкина для перегретого пара. Цикл Ренкина как бы условной отмечен максимально возможным коэффициентом использования энергии, но его характеристики хуже, чем характеристики цикла Карно. Цикл Карно имеет максимальный кпд преобразования теплоты в работу, но он не осуществляется из-за того. что на современном уровне развития

---

машиностроения нужно имеет огромные компрессоры, огромные турбины, такие большие, что они не выдерживают по прочности и по удельным потокам энергии, которые должны проходить через поверхности.

Существуют в настоящее время топливные элементы, которые преобразуют энергию топлива сразу в электрическую энергию. Это принцип превращения теплоты в работу, который в настоящее время в виду технических ограничений не может дать тех мощностей, которые возможны при использовании цикла Ренкина.

В настоящее время появились новые торсионные технологии преобразования энергии. Принцип этих технологий основан на использовании кривизны пространства и принятия нового технологического термодинамического принципа открытых систем.В TS-диаграмме зображен термодинамический цикл получения и использования тепла и электричества при условии, что тепло уже выделено.

Q₁ – нагрев воды;

Q₂ – выделенное тепло, идущее на превращение воды в пар;

Q₃ – перегрев пара;

Q₄ – тепло выделено и идет в окружающую среду;

L – совершение работы.

Энергетический баланс имеет вид

---

22Реализация цикла Ренкина по схеме

Совершение работы L.

13. 
    
    

Пар с расходом D₀, энтальпией J₀ поступает в паровую турбину, где разгоняется в сопловых лопатках до большой скорости, попадает на рабочие лопатки. Рабочие лопатки закреплены на дисках, а диски закреплены на валу турбины. пар отдает часть энергии в отбор. Эта отобранная энергия уже не участвует в получении электрической энергии. Оставшаяся часть энергии до конца срабатывается в турбине и остаток уже этой энергии выделяется в окружающую среды в конденсаторе.

23Энергетический баланс схемы производства теплоты и работы

14. 
    Схема КЭС
    

15. 
    Схема отопительной котельной
    

16. 
    Схема производственно-отопительной котельной
    

17. 
    Производственная технологическая котельная
    

18. 
    ТЭЦ с отбором на теплоснабжение
    

24Укрупненный баланс потребления энергии

Количество теплоты, которое подводится в цикле

---

Применительно к котельному агрегату

Таким образом ко всей схеме запишем баланс в безразмерном виде для тепловой схемы производства работы и энергии. пусть подводится к схеме безразмерное количество теплоты Q_р=1.

1. 
   Уровень преобразования энергии
   
2. 
   
   

В настоящее время термический кпд _t=0,350,5; _oi=0,70,88; _мех=0,990,995; _эл=0,270,45.

Рассматриваются мероприятия, которые позволяют получать те или иные показатели – оптимальные режимы получения теплоты и работы.

---

Рассматривая циклы получения теплоты и работы, самым выгодным следует признать идеальный цикл Карно. Он состоит из двух кривых изотерм и двух адиабат.

19. 
    TS-диаграмма цикла Карно
    

Существуют также реальные циклы для поршневых двигателей

20. 
    PV‑диаграмма цикла ДВС
    

где  – степень сжатия двигателя;

k - коэффициент адиабаты.

21. 
    Цикл Дизеля
    

,

где  – степень расширения;

22. 
    Цикл Тринклера
    

,

где  – степень изменения давления, равная P₃/P₂.

Анализ влияния параметров рабочего тела удобно вести в TS‑диаграмме или is‑диаграмме. Площадь цикла – это полезно используемое тепло в TS‑диаграмме. Весь анализ сводится к сравнению перечисленных циклов для получения работы с циклом Карно.

25Цикл Ренкина

Повышение h_t – один из способов увеличения эффективности работы за счет повышения t° рабочего тела.

Если рабочее тело пар, то увеличивается степень сухости пара, что приводит к повышению

---