8977

40

6.Определяем потери работоспособности в электрогенераторе.

Вэлектрогенератор поступает не поток рабочего тела, а механическая энергия от турбины.

Очевидно, что механические и электрические потери в генераторе рав-

ны:

Используя (2.33), (2.25) и (2.12), получим:

Потери передаются в виде теплоты элементам конструкции генера-

тора при постоянной температуре, т. к. режим работы установки стационар-

ный. Считая в первом приближении, что эта температура близка к темпера-

туре Т0 окружающей среды, получим для величины прироста энтропии, ис-

пользуя известное выражение

⁄

следующее уравнение:

Величина потери работоспособности в электрогенераторе составляет:

т. е. равна механическим и электрическим потерям в электрогенераторе по

(2.61).

В электрогенераторе происходит преобразование механической энер-

гии в электрическую. Тепловые потоки здесь отсутствуют. Поэтому эксерге-

тический КПД электрогенератора равен величине (табл. 2 Приложе-

ния).

41

7. Проверяем правильность произведенных расчетов по уравнению баланса работоспособностей

Величину максимальной полезной работы установки определяют в со-

ответствии с (1.33) по уравнению

( )

в котором величина находится по (2.38).

Величина электрической работы , полученная из уравнения (2.65),

должна совпадать с величиной этой работы, подсчитанной в предыдущем разделе из уравнения (2.35).

(или степень термодинамического совершенства) установки.

Поскольку

этот коэффициент с учетом (1.35) и (1.38) равен эксергетическому КПД установки:

В последних уравнениях не учтена эксергия питательной воды (кон-

денсата), т. к. она циркулирует внутри установки, не выходя за ее пределы.

42

10. Определяем абсолютный эффективный КПД установки.

где термический КПД обратимого цикла Карно, осуществляемого в интерва-

ле температур Тт - Т0

Определѐнная таким образом величина должна совпасть с вели-

чиной, найденной в предыдущем разделе из уравнения (2.40).

11. Определяем относительные потери работоспособности в от-

дельных элементах установки, разделив уравнение (2.65) на величину .

12. Строим диаграмму потоков эксергии как показано на рис. 2.6,

приняв за 100% эксергию теплоты, выделяющейся при сгорании топлива,

равную по величине , определяемую уравнением (2.66).

Рис.2.6 . Диаграмма потоков эксергии, %

43

2.4. Расчет основных показателей экономичности паросиловой

установки

Основными показателями экономичности паросиловой установки яв-

ляются удельный расход пара и удельный расход топлива.

1.Удельный расход пара d, кг/Вт∙ч, показывает, какое количество пара

вкилограммах необходимо для выработки установкой одного киловатт-часа электроэнергии:

⁄

где D – полный расход пара установкой, кг/ч; N – электрическая мощность установки, кВт.

Электрическую мощность можно представить в виде

где lЭ – удельная электрическая работа, кДж/кг.

Из (2.71) с учѐтом (2.72) получим

и далее в соответствии с (2.33), (2.25), (2.13) и (2.12)

Обычно электрическую мощность установки выражают в киловаттах,

тогда

Полный расход пара установкой, кг/ч

2. Удельный расход топлива b, кг/кВт∙ч, показывает, какое количество топлива в килограммах необходимо сжечь, чтобы получить в установке один киловатт-час электроэнергии:

44

⁄

где В – часовой расход топлива в котле, кг/ч.

Если обозначить через количество теплоты, выделяющейся в топке котла за один час, а через – низшую теплоту сгорания топлива (количе-

ство теплоты, выделяемой при сгорании 1 кг топлива), то величина В

⁄

В соответствии с (2.38)

Используя (2.72), (2.30) и (2.1), получим для разности энтальпий

( )

Подставляя в (2.77) уравнения (2.78) и (2.79), получим

Окончательное выражение для величины В получим, учитывая (2.39)

Удельный расход топлива установкой, кг/кДж, получим из (2.76) и

(2.80)

Если величина задана в кДж/кг, то

⁄

Полный расход топлива В, кг/ч, установкой, с мощностью N, кВт, по

(2.76)

45

3. РАСЧЕТ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕПЛОФИКАЦИОННОЙ УСТАНОВКИ

Теплофикационными называют установки, служащие для одновремен-

ной выработки электрической энергии и теплоты.

Существуют три основных типа теплофикационных паротурбинных установок: с промежуточным отбором пара для теплофикационных и техно-

логических целей, с противодавлением и с ухудшенным вакуумом в конден-

саторе.

Рис. 3.1. Схема теплофикационной установки с ухудшенным вакуумом в конденсаторе

На рис. 3.1 буквами Т. П. обозначен тепловой потребитель (остальные обозначения те же, что и на рис. 2.1). В таких установках в конденсаторе устанавливают повышенное давление, обеспечивающее достаточно высокую температуру конденсации пара. К конденсатору подводится сетевая вода, ко-

торая нагревается в нем до необходимой температуры за счет теплоты кон-

денсации пара, выходящего их турбины. Нагретую сетевую воду направляют потребителю для целей теплофикации.

46

Расчет теплофикационной установки производят по тем же параметрам и величинам, которые были заданы для конденсационной установки (за ис-

ключением давления р2Т в конденсаторе, задаваемого отдельно), в такой по-

.

6.Определяют количество теплоты, кДж/ч, отдаваемой сетевой воде

вконденсаторе:

где – энтальпия воды на линии насыщения, определяемая из таблиц [4]

по давлению р2т.

7. Определяют удельный расход топлива по уравнению (2.82).

8. Определяют полный расход топлива ВТ по уравнению (2.83), где

.

9. Далее определяют суммарное количество топлива, расходуемое при раздельной выработке электроэнергии и теплоты для теплофикации.

В этом случае заданная электрическая мощность N, кВт, вырабатыва-

ется в чисто конденсационной установке (см. раздел 2), и расход топлива на

47

получение электроэнергии равен величине В, подсчитанной в разделе 2.4 по уравнению (2.83).

Теплофикационную теплоту при раздельной выработке получают в от-

дельной котельной, называемой котельной низкого давления.

Расход топлива В1 в котельной низкого давления определится из урав-

нения

где – количество теплоты, отдаваемой сетевой воде, определяемое в п. 6

по уравнению (3.1); – КПД котельной низкого давления, принимаемый равным КПД котельной высокого давления паротурбинной конденсаци-

онной установки, величина которого задана в табл. 2 Приложения.

Из уравнения (3.2) получаем

Определяем суммарный расход топлива при раздельной выработке электроэнергии и теплофикационной теплоты:

10.Определяют экономию топлива для теплофикационного цикла в сравнении с раздельной выработкой электроэнергии и теплоты:

11.Определяют коэффициент использования теплоты топлива, равный отношению полезно использованной теплоты ко всей затраченной:

48

а) для теплофикационной установки

б) для раздельной выработки электроэнергии и теплоты

В уравнения (3.7) и (3.8) подставляют электрическую мощность N в кВт,

49

4. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Из табл. 1 и 2 Приложения выбирают необходимые для расчета величи-

ны по двум последним цифрам зачетной книжки (из табл. 1 по последней цифре, из табл. 2 – по предпоследней).

Работу выполняют в такой последовательности.

1.Начертить схему конденсационной паросиловой установки на листе бумаги форматом А4 (297x210 мм).

2.Определить параметры рабочего тела во всех точках цикла.

3.Построить цикл паросиловой установки в диаграммах p – v, T–s, h – s

на отдельных листах бумаги форматом А4.

4. Определить термический КПД обратимого цикла, относительный внутренний КПД действительного цикла, абсолютный внутренний КПД цик-

ла, абсолютный эффективный КПД турбоустановки, абсолютный эффектив-

ный КПД турбогенератора, абсолютный эффективный КПД всей паросило-

вой установки.

5. Определить потери теплоты в котлоагрегате, паропроводе, конденса-

торе, турбине, конденсатном насосе, электрогенераторе.

6.Построить диаграмму тепловых потоков паросиловой установки на листе бумаги форматом А4.

7.Определить потери работоспособности в котлоагрегате, паропроводе,

турбине, конденсаторе, конденсатном насосе, электрогенераторе.

8. Определить коэффициент потерь работоспособности установки, от-

носительный коэффициент работоспособности, абсолютный эффективный КПД установки.

9. Построить диаграмму потоков эксергии паросиловой установки на листе бумаги форматом А4.

10. Определить удельный и полный расход пара конденсационной уста-

новкой