МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»



13.03.01 «Теплоэнергетика и теплотехника»

КУРСОВАЯ РАБОТА

Вариант - 2

по дисциплине:

Техническая термодинамика

Исполнитель:

студент группы 0-5Б02 Валеев Р.Р. 26.01.2023

Руководитель:

Доктор технических наук Половников В.Ю.

Томск – 2023

Задание

Модуль 1.

Задание 1.

Дано: обратимый цикл Ренкина (рис.1). Параметры пара на входе в турбину р₁ t₁, и давление пара на выходе из турбины р₂ даны в табл.1.

В процессе реализации модуля № 1 курсовой работы необходимо выполнить следующее:

1. 
   Представить цикл ПТУ в Т-s- и h-s – диаграммах;
   
2. 
   Привести схему установки и нанести узловые точки цикла на схему. Указать назначение каждого процесса (1-2, 2-3 и т.д.), его характер (адиабатный, изобарно-изотермический) и т.д.);
   
3. 
   Определить параметры р, t, h, s, x в узловых точках цикла с использованием таблиц [1, 6] и занести в табл. 2.;
   
4. 
   Рассчитать подводимую теплоту (q₁ ), отводимую теплоту (q₂ ), работу турбины (Ɩ_т), работу насоса (Ɩ_н), работу цикла (Ɩ), термический КПД цикла ( _t ); [1, 3, 4, 5].
   
5. 
   Показать цикл Карно в р–v и Т–s – диаграммах для интервала давлений р₁р₂. Сравнить термический КПД цикла Ренкина (_t ) с термическим КПД цикла Карно (_tк ); [4, 5].
   
6. 
   Ответить на вопросы:
   

• 
  Почему нецелесообразно осуществление цикла Карно в паротурбинной установке?
  
• 
  Как зависит термический КПД цикла Ренкина ( _t ) от параметров пара на входе в турбину p₁ t₁, от давления в конденсаторе р₂?
  

Модуль №2

Способы повышения КПД паротурбинных установок.

Способами повышения КПД паротурбинных установок являются: применение промежуточного перегрева пара (задание №1), регенерации тепла (задание №2), а также совместная выработка электроэнергии и тепла на теплофикационных паротурбинных установках (задание №3). При решении данных заданий представляется возможность разобраться с системой КПД для оценки эффективности реальных циклов паротурбинных установок.

---

Задание № 2.

Дано: параметры пара перед турбиной: р₁,t₁; давление пара в конденсаторе р₃ ; давление отбора пара из турбины р₂  р₅.



На рис. 2.1 и 2.2 представлены схема и регенеративный цикл паротурбинной установки с одним отбором пара в смешивающий подогреватель. Цифры на схеме соответствуют узловым точкам обратимого цикла, представленного в T-s диаграмме.

Для задания № 2 рассчитать:

1) подводимую теплоту (q₁);

2) отводимую теплоту (q₂);

3) термический КПД обратимого регенеративного цикла ( );

4) термический КПД (_t ) цикла без регенерации (1-3-4);

5) сравнить с термическим КПД регенеративного цикла ( );

6) сделать выводы.

Содержание

Введение

В современной теплоэнергетике широко используются паросиловые установки. Наибольшее распространение получили стационарные паротурбинные установки (ПТУ) тепловых электрических станций (ТЭС), на долю которых приходится более 80% вырабатываемой в стране электроэнергии.

Эти установки работают по циклу, предложенному шотландским инженером и физиком Ренкиным. В качестве рабочего тела в цикле используют водяной пар, который в различных элементах схемы ПТУ изменяет своё состояние вплоть до полной конденсации.

---

Тепловые процессы получили самое широкое распространение в технике, и сегодня очень трудно назвать оборудование или технологию, где бы тепловая энергия не играла определяющей роли. Тепло используется как для выработки механической и электрической энергии, так и для проведения и интенсификации технологических процессов. Широкое распространение нашли также установки для разделения воздуха, газотурбинные установки для дожигания вредных отходов и другое оборудование. Энергетическая эффективность и степень совершенства такого оборудования определяется тем, насколько широко и правильно был проведен термодинамический анализ еще на этапе их проектирования.

Для анализа процессов трансформации различных видов энергии в таких машинах и установках в термодинамике используется метод циклов, сущность которого состоит в том, что путем некоторого упрощения и идеализации реальных процессов рабочий процесс устройства описывают рядом последовательных термодинамических процессов, в результате которых рабочее тело (газ или пар) приходит в первоначальное состояние. Такие круговые процессы или циклы могут повторяться неограниченное число раз, каждый раз сопровождаясь определенной трансформацией и перераспределением подводимой извне энергии.

1. 
   Модуль 1
   

1.1 Цикл ПТУ в Т-s- и h-s – диаграммах



Рис. 1.1 – обратимый цикл Ренкина



Рис.1.2. обратимый цикл Ренкина в Т-s и h-s диаграмме

1 – 2 – адиабатное расширение пара в турбине, теоретически s = const;

2 – 3 – изобарный отвод теплоты в конденсаторе, конденсация пара при р=const;

3 – 4 – адиабатное повышение давления воды в насосе, теоретически s=const;

4 – 1– изобарный подвод теплоты к рабочему телу, р₀=const, в том числе:

4 – 5 – нагрев воды до кипения при р₀=const;

5 – 6 – парообразование, изобарно-изотермический процесс при р=const и температуре насыщения Т =const;

6 – 1 – перегрев пара при р=const.
1.2 Схема установки с узловыми точками

---

Рис.1.3. Схема паротурбинной установки

Перегретый пар с давлением р₁ и температурой t₁ поступает в паровую турбину ПТ, где, адиабатически расширяясь, совершает работу. После турбины влажный пар с давлением р₂ поступает в конденсатор К, где, отдавая теплоту охлаждающей воде, полностью конденсируется при p = const и t = const. Конденсат с помощью питательного насоса ПН, адиабатически повышающего его давление до р₁, вновь подается в паровой котел ПК, в котором получает теплоту от горячих продуктов сгорания топлива, нагревается при постоянном давлении p₁ до температуры кипения, испаряется, а образовавшийся сухой насыщенный пар перегревается в пароперегревателе ПП до температуры t₁.

1.3 Параметры р, t, h, s, x в узловых точках цикла
Таблица №1 – Исходные данные

Вариант	Р1, МПа	t1, К	Р2, МПа
2	12	400	0,004

Точка 1. По начальным параметрам перегретого пара перед турбиной р₁ и t₁ находятся энтальпия h₁, энтропия s₁

Р₁ = 12 МПа;

t₁ = 400 К;

h₁ = 3051,9 кДж/кг;

s₁ = 6,0762 кДж/кг·К.

Точка 2. Процесс расширения пара в турбине адиабатный, то s₂ = s₁.

По давлению р₂ и энтропии s₂ определяется состояние пара,

Р₂ = 0,004 бар;

t ₂ = 29,828 К;

s₂ = 6,0762 кДж/кг · К.

= 8,4573 , = 0,4341,

˂ s₂ ˂ , 0,4341 ˂ 6,0762 ˂ 8,4573 – в точке 2 влажный пар;

х₂ = – степень сухости пара,

х₂ = 0,703;

h₂ = + х₂·ɤ , где = 124,94 кДж/кг, ɤ = 2430,7 кДж/кг,

h₂ =

---

+ х₂·ɤ = 124,94 + 0,703 · 2430,7 = 1833,7 кДж/кг;

h₂ = + (1– х₂)· = 2555,6 · 0,703 + (1– 0,703) · 124,94 = 1833,7 кДж/кг;

h₂ = 2684,4 кДж/кг;

Точка 3. Определяем по таблице насыщения по давлению.

Р₃ = 0,004 МПа;

t ₃ = 29,828 К;

h₃ = 124,94 кДж/кг;

s₃ = 0,4341 кДж/кг · К.

Точка 4. Определяем по таблице насыщения по давлению

Р₄ = 12 МПа;

t ₄ = 30,07 К;

h₄ = 135,93 кДж/кг;

s₄ = 0,4341 кДж/кг · К.

Точка 5. Определяем по таблице насыщения по давлению

Р₅ = 12 МПа;

t ₅ = 324,64 К;

h₅ = 1492,6 кДж/кг;

s₅ = 3,4986 кДж/кг · К.

Точка 6. Определяем по таблице насыщения по давлению

Р₆ = 12 МПа;

t ₆ = 324,64 К;

h₆ = 2684,4 кДж/кг;

s₆ = 5,4930 кДж/кг · К.

Таблица №2 - Параметры р, t, h, s, x в узловых точках цикла

Точки	Р, МПа	t, К	h, кДж/кг	s, кДж/кгК	х
1	12	400	3051,9	6,0762	-
2	0,004	29,828	2684,4	6,0784,4	0,703
3	0,004	29,828	124,94	0,4341	0
4	12	30,07	136,93	0,4341	-
5	12	324,64	1492,6	3,4986	0
6	12	324,64	2684,4	5,4930	1

1.4 Расчет подводимой теплоты (q₁ ), отводимой теплоты (q₂ ), работы турбины (Ɩ_т), работы насоса (Ɩ_н), работы цикла (Ɩ ), термического КПД цикла ( _t )
Подводимая теплота в цикле:

q₁ = h₁ – h₄

q₁ = 3051,9 – 136,93 = 2914,97 кДж/кг

Отводимая теплота:

q₂  h

---

Смотрите также файлы

• Композиция автор использует средства выразительности.docx

• Какая из иллюстраций на ваш взгляд наилучшим образом отражает основную мысль рома Дети Арбата.docx

• Планирование продолжительности рейса водителя на международных автомобильных перевозках.doc

• ТАырыпты Кнтізбелік жоспар сынып 2Пн аза тілі (Т2) Барлыы 108 саатАптасына 3 саат, 36 апта.docx

• Экстерьерные изменения собак породы немецкая овчарка Монгуш Сюзана Витальевна Кол Виктория Алексеевна фгбоу во бгсха имени В. Р. Филиппова Научный руководитель старший преподаватель Назарова Евгения Николаевна Актуальность.docx