Файл: Курсовой проект по модулю Теоретические основы теплоэнергетики.docx

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 23.11.2023

Просмотров: 39

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

ФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет имени

первого Президента России Б.Н.Ельцина»

Уральский энергетический институт

Кафедра теплоэнергетики и теплотехники

Оценка: _____________________
Руководитель курсового

проектирования: А. В. Островская

Члены комиссии ______________
_____________________________

Дата защиты: __________________

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к междисциплинарному курсовому проекту
по теме: Термодинамический расчет цикла парогазовой установки

Студент: Ажимова Е. Н. ________________

(ФИО) (Подпись)

Группа: ЭНЗ-210008у-КТ

Екатеринбург

2023

Содержание

Задание…………………………………………………………………………..…3

Введение…………………………………………………………………………...5

Принципиальная схема парогазовой установки и ее циклы……………….…...7

Расчетная часть………………………………………………………………….....8

  1. Расчет цикла ГТУ…………………………………………………………...8

  2. Расчет цикла ПТУ………………………………………………………….10

  3. Расчет цикла ПГУ………………………………………………………….12

Вывод………………………………………………………………………………13

Библиографический список……………………………………………………....14

М инистерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования «Уральский федеральный университет имени первого

Президента России Б. Н. Ельцина» (УрФУ)

Институт Уральский энергетический (УралЭНИН)_______________________

Кафедра/департамент Теплоэнергетика и теплотехника (ТиТ)___________
Задание

на междисциплинарный курсовой проект по модулю «Теоретические основы теплоэнергетики»
Студент: Ажимова Елена Николаевна

группа_ ЭНЗ-210008у-КТ

специальность/направление подготовки:
энергетическое машиностроение_____

  1. Тема курсового проекта

Термодинамический расчет цикла парогазовой установки .

  1. Содержание проекта/работы, в том числе состав графических работ и расчетов


ГТУ мощностью N работает на природном газе с теплотворной способностью Qнр = 48 МДж/кг. Воздух на входе в компрессор имеет температуру tI и давление pI. Продукты сгорания на входе в турбину имеют температуру tIII. Степень повышения давления в компрессоре . Отработавшие газы поступают в котел-утилизатор КУ (парогенератор), где отдают свою теплоту и после выбрасываются в атмосферу с температурой ta.

Паротурбинная установка имеет следующие параметры пара на входе в паровую турбину : давление p1, температура t1; давление в конденсаторе p2. КПД парогенератора hпг .

Исходные данные для расчета:

ФИО
Вар
ГТУ
ПТУ

pI, бар

tI, оС
tIII, оС
β
N, МВт
ta , оС
t1 ,оС
P1, бар
P2, бар
ηпг

Ажимова Е.Н.
1
1,1
10
720
5,2
150
130
610
120
0,06
0,92

Анисимков Д.А.
2
1
15
740
5,4
80
110
525
130
0,08
0,91

Геннеберг В.А.
3
1,05
20
760
5,6
130
115
470
90
0,04
0,88

Киреев Н.А.
4
0,95
5
780
5,8
90
125
563
80
0,06
0,89

Кобызев Л.В.
5
0,98
10
800
6
110
135
615
180
0,14
0,9

Коновалов И.В.
6
1,03
15
820
6,2
115
120
542
190
0,04
0,92

Матипоненко И.Д.
7
1,12
20
840
6,4
125
130
610
110
0,06
0,91

Миллер А.В.
8
1,14
5
860
6,8
140
110
475
115
0,04
0,88

Панов А.О.
9
1,08
10
880
7
155
115
410
120
0,1
0,89

Пыжов М.С.
10
1,15
15
900
7,2
145
125
560
170
0,16
0,9

Сорогин А.В.
11
1,1
20
920
7,4
135
135
630
130
0,04
0,92

Чебыкин В.Ю.
12
1
5
940
7,6
95
120
430
140
0,06
0,91



План выполнения курсового проекта/работы


Наименование элементов проектной работы
Сроки
Примечания
Отметка о выполнении

Термодинамический расчет цикла.
20.05.23-28.05.23






Формирование пояснительной записки
20.05.23-28.05.23







Руководитель _____________________________________ (А.В.Островская )

Введение
Парогазовая установка (ПГУ) – это установка, объединяющая в себе две ранее рассмотренных установки – газотурбинную, с высокой начальной температурой газов и паротурбинную, с низкой температурной отвода теплоты к холодному источнику. Такая комбинация позволяет снизить потери теплоты с уходящими газами газовых турбин, передав часть этой теплоты низкотемпературному циклу паротурбиной установки. Таким образом, мы получаем установку с высокой начальной температурой рабочего тела и низкой температурной отвода теплоты. Такая комбинация двух циклов позволяет получить КПД парогазовой установки порядка 60-61%. Схема парогазовой установки и ее термодинамический цикл изображены на рис

Парогазовая установка содержит два отдельных двигателя: паросиловой и газотурбинный. В газотурбинной установке турбину вращают газообразные продукты сгорания топлива.[1] Топливом может служить как природный газ, так и продукты нефтяной промышленности (дизельное топливо). На одном валу с турбиной находится генератор, который за счёт вращения ротора вырабатывает электрический ток.

Проходя через газовую турбину, продукты сгорания отдают лишь часть своей энергии и на выходе из неё, когда их давление уже близко к атмосферному и работа не может быть ими совершена, все ещё имеют высокую температуру.

С выхода газовой турбины продукты сгорания попадают в паросиловую установку, в котел-утилизатор, где нагревают воду и образующийся водяной пар. Температура продуктов сгорания достаточна для того, чтобы довести пар до состояния, необходимого для использования в паровой турбине (
температура дымовых газов около 500 °C позволяет получать перегретый пар при давлении около 100 атмосфер). Паровая турбина приводит в действие второй электрогенератор.

Широко распространены парогазовые установки, у которых паровая и газовая турбины находятся на одном валу, в этом случае используется только один, чаще всего двухприводный генератор. Такая установка может работать как в комбинированном, так и в простом газовом цикле с остановленной паровой турбиной. Также часто пар с двух блоков ГТУ—котёл-утилизатор направляется в одну общую паросиловую установку (дуплексная схема).

Иногда парогазовые установки создают на базе существующих старых паросиловых установок. В этом случае уходящие газы из новой газовой турбины сбрасываются в существующий паровой котёл, который соответствующим образом модернизируется. КПД таких установок, как правило, ниже, чем у новых парогазовых установок, спроектированных и построенных «с нуля».

На установках небольшой мощности поршневая паровая машина обычно эффективнее, чем лопаточная радиальная или осевая паровая турбина, и есть предложение применять современные поршневые паровые двигатели в составе ПГУ.

Преимущества:

  • Парогазовые установки позволяют достичь электрического КПД более 60 %. Для сравнения, у работающих отдельно паросиловых установок КПД обычно находится в пределах 33-45 %, для газотурбинных установок — в диапазоне 28-42 %

  • Низкая стоимость единицы установленной мощности

  • Парогазовые установки потребляют существенно меньше воды на единицу вырабатываемой электроэнергии по сравнению с паросиловыми установками

  • Короткие сроки возведения (9-12 мес.)

  • Нет необходимости в постоянном подвозе топлива ж/д или морским транспортом

  • Компактные размеры позволяют возводить непосредственно у потребителя (завода или внутри города), что сокращает затраты на ЛЭП и транспортировку эл. энергии

  • Более экологически чистые в сравнении с паротурбинными установками.

Недостатки:

  • Необходимость осуществлять фильтрацию воздуха, используемого для сжигания топлива.

  • Ограничения на типы используемого топлива. Как правило в качестве основного топлива используется природный газ, а резервного — дизельное топливо. Применение угля в качестве топлива возможно только в установках с внутри цикловой газификацией угля, что сильно удорожает строительство таких электростанций. Отсюда вытекает необходимость строительства недешёвых коммуникаций транспортировки топлива — трубопроводов.

  • Сезонные ограничения мощности. Максимальная производительность в зимнее время.


Принципиальная схема парогазовой установки и ее циклы




Газовый цикл:

I–II – адиабатное сжатие рабочего тела.

II–III – изобарный подвод теплоты (горение топлива)

III–IV – адиабатное расширение.

IV–a – изобарный отвод теплоты в КУ

а–I – изобарный отвод теплоты с выхлопом продуктов сгорания в окружающую среду

Паровой цикл:

1–2 – адиабатное расширение пара в ПТ;

2–3 – изобарно-изотермическая конденсация пара в К;

3–4 – адиабатно-изохорное повышение давление воды в ПН;

4–1 – изобарный подвод теплоты в КУ с превращением воды в перегретый пар
Расчетная часть

1.Расчет цикла ГТУ

  1. Рабочее тело обладает свойствами воздуха (идеальный газ)

  2. Газовая постоянная воздуха



  1. Теплоемкость по МКТ



  1. Показатель адиабаты для двухатомного газа к = 1,4

Состояние
Параметры

р, бар
Т, К
, м3/кг

Ⅰ
1,1
283
0,7384

Ⅱ
5,72
452,8
0,2272

Ⅲ
5,72
993
0,4982

Ⅳ
1,1
620,6
1,6192

а
1,1
403
1,0515




  1. Степень повышения давления в компрессоре



откуда



  1. Процессы подвода и отвода теплоты происходят при p = const, поэтому рIII = рII = 5,72 бар; рIV = рI = 1,1 бар.

  2. Процесс сжатия воздуха в компрессоре I-II адиабатный

Смотрите также файлы