Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

федеральное государственное бюджетное учреждение высшего образования

«Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф Горбачёва»
Кафедра энергоресурсосберегающих процессов в химической и нефтегазовой технологиях


Курсовая работа

По дисциплине «Основы теплотехники»

Тема: «Термодинамический анализ эффективности работы цикла Ренкина

с перегревом пара»




Введение………………………………………………………………………………………..3

Задание…………………………………………………………………………………...........4

1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ТЕПЛОСИЛОВОГО ЦИКЛА……………...5

1.1 Тепловой цикл………………………………................................................................5

1.2 Описание установки……………………………………………………………...…...5

1.3 Расчет параметров состояния рабочего тела в характерных точках цикла……….7

1.4 Метод коэффициентов полезного действия прямого цикла………………………11

1.5 Технические показатели установки………………………………………………...13

Вывод…………………………………………………………………………..........................15

Список литературы………………………………………………........................................................17

Приложение………………………………………………......................................................18

Введение



Большинство промышленных и технологических процессов, работа механизмов и устройств сопровождается выделением большого количества тепла, которое слабо используется, а рассеивается в окружающем пространстве.

Преобразование низкопотенциальной тепловой энергии может осуществляться в различных термодинамических циклах, но на сегодняшний день актуален цикл Ренкина с перегревом пара. Термодинамический цикл Ренкина, идеальный термодинамический цикл (круговой процесс), в котором совершается превращение теплоты в работу (или работы в теплоту), применяется в паросиловых установках (энергетическая установка, обычно состоящая из паровых котлов и паровых двигателей для пароходов или электрических генераторов (тепловых и атомных электростанциях); принимается в качестве теоретической основы для приближённого расчёта реальных циклов, осуществляемых в паросиловых установках. В настоящее время классический цикл Ренкина с водой в качестве рабочего тела обеспечивает приблизительно 85 % мирового производства электроэнергии.

---

Задание

На основании заданных условий работы цикла и рассчитанных параметров в узловых (характерных) точках: определить теоретическую работу турбины и насоса, а также термический КПД цикла; потери теплоты в элементах установки, эффективный КПД; составить энергетический баланс и построить диаграмму тепловых потоков; определить эксергию потока теплоты и эксергию потока рабочего тела и тепла в элементах установки; эксергетический КПД для элементов установки; составить эксергетический баланс и построить диаграмму потоков энергии; определить удельный расход пара для теоретического и действительного цикла, рассчитать необходимое количество теплоты и топлива для работы установки.

Данные для расчета:

;

;

;

;

;

;

;

;

;



1 Теоретический анализ цикла Ренкина

1. 
   Тепловой цикл
   

Оценка эффективности теплосиловых установок производится на основании рассчитанных показателей: КПД обратимого (теоретического) цикла и КПД действительного (реального) цикла. Определяются величины необратимых потерь в реальном цикле, распределение этих потерь по отдельным элементам цикла и путь или способ усовершенствования части цикла с целью уменьшения степени необратимости цикла

Для расчета цикла Ренкина заданы следующие параметры: давление пара в котле , температура перегретого пара

---

на выходе из котлоагрегата и давление в конденсаторе . Кроме того, заданы расход пара (паропроизводительность) установки, КПД котлоагрегата , внутренний относительный КПД турбины и насоса , КПД учитывающий потери тепла в паропроводе КПД генератора электрического тока .

1.2 Описание установки

В качестве теплового двигателя принята установка, в которой осуществляется цикл Ренкина с перегревом пара. Этот цикл является основным циклом паросиловых установок, применяемых в современной теплоэнергетике для выработки электрической энергии. Схема паросиловой установки приведена на Рисунок 1. В качестве рабочего тела используется водяной пар. На Рисунок 2 изображен цикл в T–s диаграмме.

Установка работает следующим образом. Насыщенная жидкость (вода) с параметрами в точке 2’ поступает в насос Н, который повышает её давление и подает в котлоагрегат КА с параметрами состояния точки 3 и 3д. В обратимом цикле линия 2’–3 представляет собой адиабатный процесс. В котлоагрегате КА за счет теплоты сгорания в топке котла КО топлива (угля, мазута или газа) и жидкости подводится теплота.

В котле КО осуществляется нагрев жидкости при постоянном давлении до состояния кипения (от точки 3 и 3д до 4), и затем парообразование (от 4 до 5) до состояния сухого насыщенного пара (точка 5) при постоянном давлении и температуре. Сухой насыщенный водяной пар поступает в пароперегреватель П, где нагревается выше температуры насыщения при постоянном давлении до состояния перегретого пара в точке 10. Перегретый пар направляется по паропроводу ПП в турбину Т, теряя при этом некоторую часть теплоты в окружающую среду (точка 1).

Перегретый пар с параметрами состояния точки

---

1 поступает в турбину Т, в которой, расширяясь, производит полезную работу. Полученная механическая работа турбины Т преобразуется генератором Г в электрическую энергию. Отработанный пар с параметрами состояния точки 2 или 2д подается в конденсатор К, в котором изобарно–изометрически конденсируется до состояния насыщенной жидкости отдавая теплоту охлаждающей воде ОВ. Причем обратимый процесс расширения пара 1–2 является адиабатным. Из конденсатора К вода вновь поступает в котлоагрегат КА насосом Н.



Рисунок 1 - Схема паросилового цикла Ренкина с перегревом пара:

КА – котлоагрегат (котел КО и пароперегреватель П); ПП – паропровод;

Т – турбина; Г – электрогенератор; К – конденсатор; ОВ – охлаждающая вода; Н – насос

Термодинамический цикл этого теплового двигателя производится между двумя изобарами – изобарой отвода тепла в конденсаторе (2’–2–2д) и изобарой подвода тепла в котлоагрегате (3–3д–4–5–10–1) как показано на Рисунке 2.

2. 
   Расчет параметров состояния рабочего тела в характерных точках цикла
   

Параметры рабочего тела – насыщенной жидкости обозначаются одним штрихом, а сухого насыщенного пара – двумя штрихами сверху. Точки 2’ и 4, на Рисунок 2, соответствуют насыщенной жидкости, а точки 5, 2” – насыщенному пару. Параметры состояния в этих характерных точках определяют по значению давления или температуры насыщения в них. Для заданного давления в котлоагрегате из таблиц насыщенного водяного пара [1] получим для точек 4 и 5 параметры:











Параметры состояния рабочего тела в точках 2’ и 2” находятся из той же таблицы [1] по давлению в конденсаторе, , тогда:

---

Значения параметров перегретого пара в точке 10 получают по известным давлению и температуре перегретого пара, ,

, из таблицы [1] получим:



Параметры состояния жидкости после сжатия в насосе (точка 3) определяются по таблице [1] определяются для воды по давлению и энтропии при идеальном (изоэнтропном) процессе в насосе:



В реальном цикле теплового двигателя необходимо учитывать потери, обусловленные необратимостью протекающих процессов. Необратимые потери возникают в питательном насосе, нагнетающем жидкость в паровой котел, в паровой турбине вследствие трения движущегося пара в соплах и в каналах между лопатками рабочего колеса и при преодолении местных сопротивлений потоку пара. Также существует потери тепла через теплоизоляцию котлоагрегата, паропровода и других элементов цикла.

Выразив из формулы энтальпию в точке 3д и зная величину внутреннего относительного КПД насоса , получим



Также известно, что , тогда находим значения остальных параметров в точке 3д по таблице [1]:

---

Смотрите также файлы

• Сергиево посдского городского округа московской области муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа.docx

• Решение При определении базиса поставки в данном случае нужно ориентироваться на тип продукта перевозки. В данном случае бройлерная продукция является скоропортящимся продуктом..docx

• Билет 1 Блтты технология тсінігі.docx

• Талдыоран она йлері. Алатау она йі.docx

• Предлагается 3 стратегии для выхода из конкурентного тупика.docx