Расчетно-графическая работа - Исследование и расчет термодинамических циклов
Подождите немного. Документ загружается.
Рис. 3.1. Принципиальная схема парогазовой установки
Задание:
1. Для всех характерных точек установки определить параметры : давление p;
температуру t; удельный объем ν; удельные энтальпию h и энтропию s; степень
сухости х; полный расход рабочего тела.
2. Определить теоретический и действительный относительные расходы пара в
КУ, а также действительные мощности ГТУ, ПТУ, ПГУ.
3. Рассчитать термический и абсолютный внутренний КПД цикла ПГУ, а также
отдельно циклов ГТУ и ПТУ.
4. Полученные значения КПД сравнить и сделать выводы.
5. Изобразить термодинамический цикл бинарной ПГУ в T-s – координатах.
Решение задания № 3
Таблица 3.1 Исходные данные для расчета
№ Газовая часть Паровая часть
41
варианта
p
1
,
МПа
°C
t3,
°С
t5,
°С
σ,
-
ηгт,
-
ηк,
-
G,
кг/с
р1п,
МП
а
t1п,
°С
р2п,
МПа
ηпт,
-
ηн,
-
12 0,14 30 1550 95 26 0,88 0,77 195 6 450 0,009 0,90 0,80
1. Расчет газовой части
Точка 1: по заданным давлению p
1
и температуре t
1
находим удельный объем,
энтальпию и энтропию:
p
1
= 0,14 МПа; t
1
= 30
0
C;
1
1
1
p
TR
)/(м 62146,0
140
15,303287,0
3
1
кг
;
11
tch
p
(кДж/кг) 135,30300045,1
1
h
;
0
0
1
0
1
1
lnln s
p
p
R
T
T
cs
p
К))(кДж/(кг 0081080,0
100
140
ln287,0
15,273
15,303
ln0045,1
1
s
.
Таблица 3.2 Параметры в точке 1
p
1
,
МПа
t
1,
0
C
ν
1,
м
3
/кг
h
1,
кДж/кг
s
1,
кДж/
(кг∙К)
0,14 30 0,62146 30,135
0,008108
0
Точка 2t: по заданной степени повышения давления σ и энтропии s
2t
=s
1
находим
давление, удельный объем и энтальпию:
s
2t
= 0,0081080 кДж/(кг∙К)
12
pp
t
МПа64,314,026
2
t
p
;
42
15,273
12
Tt
m
t
) (83,49515,27315,30326
02857,0
2
Ct
t
;
t
t
t
p
TR
2
2
2
)/(м 060631,0
3640
98,768287,0
3
2
кг
t
;
tpt
tch
22
(кДж/кг) 06,49883,4950045,1
2
t
h
.
Таблица 3.3 Параметры в точке 2t
p
2t
,
МПа
t
2t,
0
C
ν
2t,
м
3
/кг
h
2t,
кДж/кг
s
2t,
кДж/
(кг∙К)
3,64 495,83 0,060631 498,06
0,008108
0
Точка 2 : по давлению p
2
= p
2t
и внутреннему относительному КПД η
к
процесса
сжатия находим температуру, энтропию, удельный объем и энтальпию:
p
2
= 3,64 МПа;
к
t
tt
tt
12
12
)( 97,634
77,0
3083,495
30
0
2
Сt
;
22
tch
p
Дж/кг)( 82737,63797,6340045,1
2
кh
;
2
2
2
p
TR
)/(м 071602,0
3640
12,908287,0
3
2
кг
;
t
t
p
s
T
T
cs
2
2
2
2
ln
К))(кДж/(кг 17517,00081080,0
98,768
12,908
ln0045,1
2
s
.
43
Таблица 3.4 Параметры в точке 2
p
2
,
МПа
t
2,
0
C
ν
2,
м
3
/кг
h
2,
кДж/кг
s
2,
кДж/
(кг∙К)
3,64 634,97 0,071602
637,8273
7
0,17517
Точка 3: по давлению p
3
= p
2
и температуре t
3
находим энтропию, удельный
объем, и энтальпию:
p
3
= 3,64 МПа; t
3
= 1550
0
C;
t
t
p
s
T
T
cs
2
2
3
3
ln
К))ж/(кг0,87525(кД 008108,0
98,768
15,1823
ln0045,1
3
s
;
3
3
3
p
TR
)/(м 14375,0
3640
15,1823287,0
3
3
кг
;
33
tch
p
Дж/кг)( 975,155615500045,1
3
кh
.
Таблица 3.5 Параметры в точке 3
p
3
,
МПа
t
3,
0
C
ν
3,
м
3
/кг
h
3,
кДж/кг
s
3,
кДж/
(кг∙К)
3,64 1550 0,14375 1556,975 0,87525
Точка 4
t
: по давлению p
4t
= p
1
и энтропии s
4t
= s
3
находим температуру, удельный
объем и энтальпию:
p
4t
= 0,14 МПа; s
4t
= 0,87525 кДж/(кг∙К);
44
15,273
3
4
m
t
T
t
)( 58,44515,273
26
15,1823
0
2857,0
4
Ct
t
;
t
t
t
p
TR
4
4
4
)/(м 47340,1
140
73,718287,0
3
4
кг
t
;
tpt
tch
44
Дж/кг)( 58511,44758,4450045,1
4
кh
t
Таблица 3.6 Параметры в точке 4t
p
4t
,
МПа
t
4t,
0
C
ν
4t,
м
3
/кг
h
4t,
кДж/кг
s
4t,
кДж/
(кг∙К)
0,14 445,58 1,47340 447,58511 0,87525
Точка 4: по давлению p
4
= p
4t
и внутреннему относительному КПД η
гт
процесса
расширения находим температуру, энтропию, удельный объем и энтальпию:
p
4
= 0,14 МПа;
гтt
tttt
)(
4334
)(11,57888,0)58,4451550(1550
0
4
Ct
;
44
tch
p
(кДж/кг) 71150,58011,5780045,1
4
h
;
t
t
p
s
T
T
cs
4
4
4
4
ln
К))(кДж/(кг 04524,187525,0
73,718
26,851
ln0045,1
4
s
;
4
4
4
p
TR
45
)/(м 74508,1
140
26,851287,0
3
4
кг
Таблица 3.7 Параметры в точке 4
p
4
,
МПа
t
4,
0
C
ν
4,
м
3
/кг
h
4,
кДж/кг
s
4,
кДж/
(кг∙К)
0,14 578,11 1,74508
580,7115
0
1,04524
Точка 5: по давлению p
5
= p
4
и температуре t
5
находим энтальпию, удельный
объем и энтропию:
p
5
= 0,14 МПа; t
5
= 95
0
C;
55
tch
p
êÄæ/êã)(4275,95950045,1
5
h
;
5
5
5
p
TR
)/(м 75471,0
140
15,368287,0
3
5
кг
1
1
5
5
ln s
T
T
cs
p
Таблица 3.8 Параметры в точке 5
p
5
,
МПа
t
5,
0
C
ν
5,
м
3
/кг
h
5,
кДж/кг
s
5,
кДж/
(кг∙К)
0,14 95 0,75471 95,4275 0,20324
46
К))(кДж/(кг 20324,00081080,0
15,303
15,368
ln0045,1
5
s
Теоретическая и действительная удельные работы расширения газовой части:
t
гt
рас
hhl
43
.
(кДж/кг) 400,110958511,447975,1556
.
гt
рас
l
43
hhl
г
рас
(кДж/кг) 264,9767115,580975,1556
г
рас
l
Теоретическая и действительная удельные работы сжатия газовой части
12
.
hhl
t
гt
сж
(кДж/кг) 925,467135,3006,498
.
гt
сж
l
12
hhl
г
сж
(кДж/кг) 692,607135,3082737,637
г
сж
l
Теоретическая и действительная удельные работы газовой части парогазового
цикла:
гt
сж
гt
рас
гt
ц
lll
...
(кДж/кг) 475,416925,4674,1109
.
гt
ц
l
г
сж
г
рас
г
ц
lll
(кДж/кг)572,683692,607264,976
г
ц
l
Подведенная теплота в газовой части парогазового цикла:
t
гt
hhq
23
.
1
(кДж/кг) 915,105806,498975,1556
.
1
гt
q
231
hhq
г
(кДж/кг) 148,91982737,637975,1556
1
г
q
Термический КПД газовой части парогазового цикла:
гt
гt
ц
г
t
q
l
.
1
.
6058,0
915,1058
475,641
г
t
Абсолютный внутренний КПД газовой части парогазового цикла:
47
г
г
ц
г
i
q
l
1
4010,0
148,919
572,368
г
i
2. Расчет паровой части
Точку 1
п
определяем по заданным давлению p
1п
=9 МПа и температуре
t
1п
= 460
0
C с использованием h-s диаграммы.
Таблица 3.9 Параметры в точке 1
п
Точку 2nt определяем по заданному конечному давлению p
2
и энтропии s
2nt
=s
1
c
использованием h-s диаграммы.
Таблица 3.11 Параметры в точке 2
пt
Точку 2п определяем с помощью расчета действительного процесса расширения
пара в паровой турбине:
пtп
пп
пт
hh
hh
21
21
48
p
1п
t
1п
ν
1п
h
1п
s
1п
МПа
0
С м
3
/кг кДж/кг кДж/(кг∙К)
6 450 0,05217 3302,764 6,7216
p
2пt
t
2пt
ν
2пt
h
2пt
s
2пt
МПа
0
С м
3
/кг кДж/кг кДж/(кг∙К)
0,009 43,76 13,06363 2116,190 6,7216
Из (1.1) определяем h
2п
:
птпtппп
hhhh
)(
2112
h
2п
8474,22349,0)19,2116764,3302(764,3302
(кДж/кг)
По найденной h
2п
и известному p
2п
определим все остальные параметры точки
2п с использованием h-s диаграммы.
Таблица 3.12 Параметры в точке 2
п
Параметры точек 3
п
, 4
пt
, 4
п
определим с помощью таблиц термодинамических
свойств воды и водяного пара. Точку 3
п
определяем по давлению p
3п
= p
2п
как
жидкость, находящаяся в состоянии насыщения.
Таблица 3.13 Параметры в точке 3
п
Точку 4
пt
определим по давлению p
4пt
= p
1п
и энтропии s
4пt
=s
3п
..
Таблица 3.14 Параметры в точке 4
пt
Из расчета действительного процесса сжатия воды в питательном насосе
определим энтальпию точки 4
п
:
нппtпп
hhhh
/)(
3434
h
4п
= 183,28+(189,311-183,28)/0,8=190,81875 (кДж/кг)
49
p
2п
t
2п
ν
2п
h
2п
s
2п
МПа
0
С м
3
/кг кДж/кг кДж/(кг∙К)
0,009 43,76 13,86551 2234,8474 7,0960
p
3п
t
3п
ν
3п
h
3п
s
3п
МПа
0
С м
3
/кг кДж/кг кДж/(кг∙К)
0,009 43,79 0,0010094 183,28 0,6224
p
4пt
t
4пt
ν
4пt
h
4пt
s
4пt
МПа
0
С м
3
/кг кДж/кг кДж/(кг∙К)
6 43,95 0,00101 189,311 0,6224
По энтальпии h
4п
и давлению p
4п
= p
4пt
определим все остальные параметры
точки 4п.
Таблица 3.15 Параметры в точке 4
п
Работа расширения 1кг пара паровой части парогазового цикла:
пtп
пt
рас
hhl
21
.
(кДж/кг) 574,118619,2116764,3302
.
пt
рас
l
пп
п
рас
hhl
21
(кДж/кг) 917,06718474,2234764,3302
п
рас
l
Работа сжатия 1кг воды паровой части парогазового цикла:
ппt
пt
сж
hhl
34
.
(кДж/кг) 031,628,183311,189
.
пt
сж
l
пп
п
сж
hhl
34
(кДж/кг) 53875,728,18381875,190
п
сж
l
Удельная работа паровой части парогазового цикла:
пt
сж
пt
рас
пt
ц
lll
...
(кДж/кг) 543,1801031,6574,1186
.
пt
ц
l
п
сж
п
рас
п
ц
lll
(кДж/кг) 378,106053875,7917,1067
п
ц
l
Подведенная удельная теплота в паровой части парогазового цикла:
пtп
пt
hhq
41
.
1
(кДж/кг) 453,3113311,189764,3302
.
1
пt
q
пп
п
hhq
411
(кДж/кг) 945,311181875,190764,3302
1
п
q
Термический КПД паровой части парогазового цикла:
50
p
4п
t
4п
ν
4п
h
4п
s
4п
МПа
0
С м
3
/кг кДж/кг кДж/(кг∙К)
6 44,32 0,00101 190,81875 0,6272