Повседневную жизнь современного человечества. От данного продукта зависят практически все сферы деятельности, такие как фабрики, заводы, транспорт, медицинские






Скачать 264.97 Kb.
НазваниеПовседневную жизнь современного человечества. От данного продукта зависят практически все сферы деятельности, такие как фабрики, заводы, транспорт, медицинские
страница1/2
Дата публикации14.01.2014
Размер264.97 Kb.
ТипДокументы
auto-ally.ru > Физика > Документы
  1   2

ЧГУ.Д.КР.240301.03.ПЗ

Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Лист



1. Введение

Тепловая и электрическая энергия в наше время являются одними из наиболее востребованных продуктов. Без них практически невозможно представить себе повседневную жизнь современного человечества. От данного продукта зависят практически все сферы деятельности, такие как фабрики, заводы, транспорт, медицинские учреждения и многое другое.

Отрасль электроэнергетики очень уникальна, она требует разработки специальных методик для расчета и проектирования новых объектов по производству тепловой и электрической энергии, как, например, теплоэлектроцентраль (ТЭЦ). Цель создания ТЭЦ состоит в производстве тепловой и электрической энергии для обеспечения потребителей, находящихся в зоне обслуживания данной теплоэлектроцентрали, а также в производстве электроэнергии для передачи ее в районы с дефицитом электроэнергии.

Электрической станцией называется энергетическая установка, служащая для преобразования природной энергии в электрическую и тепловую. Наиболее распространены тепловые электрические станции (ТЭС), использующие тепловую энергию, выделяемую при сжигании топлива. На тепловых экелктростанциях электроэнергия вырабатывается вращающимся генератором, имеющим привод от теплового двигателя, чаще всего от паровой, реже – газовой турбины

^ 2. Постановка задачи

- Необходимо разработать принципиальную схему совместного производства электрической и тепловой энергии на основе термодинамического цикла Ренкина

- Рассчитать её основные технологические элементы

- Построить цикл на I-S диаграмме

- Рассчитать производительность ТЭЦ

- Занести данные в сводную таблицу и сделать общие выводы, рекомендации.
Исходные данные:
-давление пара р0 = 2 МПа, t0 = 500 °С;

-давление в конденсаторе турбины рк =  0,005 кПа;

-коэффициент полезного действия котлоагрегата ка =  0,85;

-электромеханический КПД турбины мех = 0,95;

-давление смеситель конденсатов ркс = 0,07 МПа;

-начальная температура t = 40°С;

-конечная температура t = 85°С;

-расход пара

-доля отбора

-индикаторный коэффициент полезного действия

Остальные данные необходимые взяты из приложений
3. Общие сведения
Коэффициент полезного действия современных ТЭС с паровыми турбинами достигает 40%. На ТЭС с паротурбинным приводом возможно использование любого вида топлива. К минусам паровой турбины можно отнести малую маневренность. Дело в том что давление пара, подаваемого в турбину, высокое – до 23,5 МПа и корпус турбины для обеспечения прочности очень массивен. Это не позволяет быстро и равномерно прогреть паровую турбину при пуске.

По виду отпускаемой энергии паротурбинные ТЭС на органическом топливе подразделяются на конденсационные электрические станции (КЭС) и теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) На КЭС установлены турбоагрегаты конденсационного типа, они производят только электроэнергию. ТЭЦ отпускают внешним потребителям тепловую и электрическую энергию с паром или горячей водой. Поскольку ТЭЦ связана с предприятием или жилым районом трубопроводами пара или горячей воды, а их чрезмерное удлинение вызывает повышенные теплопотери, станция этого типа обычно располагается непосредственно на предприятии, в жилом массиве или вблизи них. В данной курсовой работе объектом исследования является простейшая ТЭЦ с одним промежуточным отбором рабочего пара для целей теплофикации. Для преобразования тепла в работу используется термодинамический цикл Ренкина.

По известному расходу энергетического пара D0 и доли пара, направляемого в промежуточный отбор α, определяются теоретическая и реальная электрические мощности ТЭЦ по формулам:

-реальная:



-теоретическая:


Тепловая мощность рассчитывается по формуле:


Идеальный цикл Ренкина
Для оценки эффективности паросиловых установок с термодинамической точки зрения ограничимся рассмотрением идеального термодинамического цикла Ренкина, в которой предполагается, что все элементы установки работают идеально, т. е. без потерь теплоты.

На рис. 1 в координатах Т,s показан идеальный цикл паросиловой установки, получивший название цикл Ренкина. Точка 3 соответствует состоянию воды при выходе из смесителя конденсатов. Так как конденсат имеет температуру насыщения, соответствующую давлению пара в деаэраторе, то точка 3 лежит на нижней пограничной кривой. Процесс сжатия воды в насосе из-за несжимаемости жидкости и неизменяемости температуры можно считать изохорным и изотермическим. В координатах Т,s точки 3 и 4 практически совпадают, ибо температура и энтропия воды в результате сжатия в насосе остаются неизменными.

Далее по линии 4-5 проходит изобарный процесс подогрева воды до кипения.

По линии 6-1 – процесс перегрева пара до нужной температуры. Процесс 4-5-6-1 осуществляется в котлоагрегате. Перегретый пар, состояние которого характеризуется точкой 1, поступает в турбину, где адиабатно расширяется. Пар характеризуется точкой 2.Затем пар конденсируется по линии 2-3 и цикл повторяется снова.

Рис. 1 Идеальный цикл Ренкина

диаграмма_цикла_ренкина

Таким образом формула для нахождение цикла Ренкина примет вид:



^ Построение теплофикационного цикла

Построение цикла теплофикации проводят по Ts диаграмме (рис. 2). Линию х = 0 (полная конденсация пара) до критической точки К и линию х = 1 (насыщенный водяной пар) строят по табличным данным зависимости энтропии воды и насыщенного пара от температуры. Линию 1–2–3, характеризующую процесс охлаждения пара в турбине, строят по значениям температуры и энтропии перегретого пара в отборах (см. табл. 1). Из точки 3 (пар в конденсаторе) проводят изотерму ТК до пересечения с линией х = 0 – получают точку 4 (конденсат в конденсаторе). Затем проводят изотерму от линии х = 0 (точка 6) до линии х = 1 (точка 7). Полученная таким образом линия 6 – 7 отражает процесс испарения воды в парогенераторе. Проводя изотерму Т3 и соединяя точки 8 и 2, получают линию 2–8–5, характеризующую процесс охлаждения и конденсации пара в сетевом подогревателе. Соединяя точки 7 и 1, получают линию 1–2–3–4–5–6–7–1 – теплофикационный цикл.
Рис. 2. Построение цикла теплофикации.



^ Сетевой подогреватель
Назначение сетевого подогревателя состоит в нагреве заданного количества сетевой воды до заданной температуры. По параметрам теплоносителей сетевые подогреватели работают в существенно более сложных условиях, чем конденсаторы. Зато объемные расходы теплоносителей, поступающих в подогреватели, существенно меньше и, как результат, их габариты значительно меньше, чем конденсаторов.
Расчет сетевого подогревателя проводится по упрощенной методике и сводится к определению теплообменной поверхности. Температуру теплоносителя, поступающего от потребителя тепла принимаем 40 0С. Температуру теплоносителя, направляемого потребителю тепла принимаем 80 0С. По заданным температурам теплоносителей на входе и выходе аппарата рассчитывается средний логарифмический температурный напор. Коэффициент теплопередачи можно принять по справочным данным. Средний логарифмический температурный напор рассчитывается по формуле:




Расход сетевого теплоносителя определяется по формуле:



Расчет теплообменной поверхности сетевого подогревателя производится по формуле:



По полученным данным подбирается аппарат, подходящий по характеристикам.

Конденсатор

Конденсатор — теплообменный аппарат для конденсации (превращения в жидкость) паров вещества путём охлаждения. Для конденсации пара какого-либо вещества необходимо отвести от каждой единицы его массы теплоту, равную удельной теплоте конденсации. Для обратимых процессов она равна удельной теплоте парообразования. Поскольку при конденсации, как и при испарении, температура не изменится, пока не сконденсируется весь пар, процесс происходит практически при постоянных параметрах пара. Параметры пара при конденсации близки к состоянию насыщения. В то же время при поступлении всё новых порций пара в конденсаторе устанавливается динамическое равновесие, и в разных частях конденсатора параметры среды могут несколько отличаться друг от друга. Для охлаждения пара используется более холодная среда, в основном — обычная вода.

Тепловой расчет конденсатора проводится аналогично расчету сетевого подогревателя.

Деаэратор

Деаэратор — техническое устройство, реализующее процесс деаэрации некоторой жидкости (обычно воды или жидкого топлива), то есть её очистки от присутствующих в ней нежелательных газовых примесей. На многих электрических станциях  также играет роль ступени регенерации и бака запаса питательной воды.

Расчет производится по методике, известной из курса “Процессы и аппараты химической технологии”. По полученным данным подбирается аппарат, подходящий по характеристикам.

^ 4.Разработка и описание технологической схемы
В блок парогенератора (1) насосом подается вода, которая подогревается до температуры кипения, превращается в пар (затем пар перегревается) за счет теплоты полученной при сгорании топлива. Перегретый пар поступает в Паровую турбину (2) где передает энергию лопаткам турбины, которые валом соединены с электрическим генератором (3) в котором вырабатывается электроэнергия. Часть пара в целях теплофикации не полностью проходит турбину, а на определенном этапе отбирается и подается в сетевой подогреватель (4). Пар, отобранный на теплофикацию, охлаждается сетевой водой, а затем и конденсируется, проходящая сетевая вода, через теплообменную поверхность, получает тепло. Далее конденсат проходит по трубам и попадает в смеситель конденсатов – деаэратор (7), где перемешивается с другой водой, полученной при конденсации в конденсаторе (5).

В конденсатор (5) поступает пар не пошедший на теплофикацию и прошедший всю турбину. Он обладает низкой температурой и не пригоден для теплофикации, поэтому вся энергия, выделившаяся при его конденсации, отпускается в окружающую среду. Это снижает КПД ТЭЦ.

Смешанный конденсат и деаэратора нагнетается насосом (1) и вновь поступает в блок парогенератора.

Потери воды в цикле восполняются подпиточной водой, регулируемой вентилем (8)
Рис. 3 Технологическая схема производства тепла и электроэнергии:

1 - блок парогенератора, 2 – паровая турбина, 3 – электрический генератор, 4 – сетевой подогреватель, 5 – конденсатор, 6,9 – насосы, 7 – деаэратор, 8 – вентиль прямоточный.

^ 5. Практическая часть
1. По индивидуальным исходным данным на I-S диаграмме (приложение 1) строим линию реального процесса расширения пара в турбине, определяем энтальпии энергетического пара на входе и выходе турбины. В данной работе реальная точка выхода пара из турбины примерно попадает на правую пограничную кривую.

кДж/кг*град

кДж/кг*град
2. По заданному давлению в смесителе конденсатов МПа на I-S диаграмме определяем температуру перегретого пара в точке промежуточного отбора и его энтальпия , которая одновременно является энтальпией греющего пара на входе в сетевой подогреватель.
3. По известному расходу пара и доли пара, направляемого в промежуточный отбор , определяем теоретическую и реальную электрическую мощность ТЭЦ.

-реальная:





-теоретическая:





- тепловая мощность ТЭЦ:





При определении расхода топлива теплоту его сгорания принимаем 45 МДж/кг, т.е. для условного топлива. Количество теплоты на получение энергетического пара определяем по разности энтальпии пара на входе турбины и энтальпии питательной воды подаваемой в котлоагрегат. КПД котлоагрегата принимаем равным 0,85.







Энтальпию пара i’ находим по таблице (приложение 2) при

i’=257,4 кДж/кг*град





Расход условного топлива составил 5,41 кг/с.
4. Определяем дополнительные данные для теплового расчета аппаратов:

- энтальпию конденсата пара и его температура на выходе из сетевого подогревателя определяем по таблицам для насыщенного пара на линии насыщения МПа (приложение 2)





- при заданном давлении МПа в конденсаторе для отработавшего в турбине энергетического пара определяем температуру конденсации , энтальпию пара и конденсата , для этого используем таблицы для насыщенного пара (приложение 2).







5. Рассчитываем смеситель конденсата по методике, известной из курса «Процессы и аппараты химической технологии»

При расчете не учитываем потери воды в цикле, поэтому

Следовательно массовый расход составляет 230 т/ч







По данным о массовому расходу 230 т/ч и давлению 0,02 МПа подбираем вакуумный деаэратор ДВ-200 (приложение 4)

Таблица 1. Основные характеристики вакуумного деаэратора ДВ-200


Производительность номинальная, т/ч

200

Диапазон производительности т/ч

60 - 240

Температура деаэрированной воды, ос

40 - 80

Высота агрегата, м

3,55

Диаметр, м

1,62



6. Тепловой расчет сетевого подогревателя проводим по упрощенной методике и сводим к определению теплообменной поверхности. Температуру теплоносителя, поступающего от потребителя тепла принимаем 40. Температуру теплоносителя, направляемого потребителю тепла принимаем 85.

По заданным температурам теплоносителей на входе и выходе аппарата рассчитываем средний логарифмический температурный напор.

0с
Коэффициент теплопередачи принимаем по справочным данным (приложение 2).

Коэффициент теплопередачи:



По рассчитанной на первом этапе тепловой мощности ТЭЦ определяем расход сетевого теплоносителя. Рассчитываем теплообменную поверхность сетевого подогревателя.

Расход сетевого теплоносителя:

, где Q – тепло равное тепловой мощности (81МВт)



Расчет теплообменной поверхности сетевого подогревателя:




По полученным числовым характеристикам подбираем подходящий сетевой подогреватель - БПР-350
Таблица 2. Основные характеристики подогревателя БПР-350

Поверхность нагрева, м2

350

Расчетный расход воды, м3

1100

Сечение для прохода воды, м2

0,158

Диаметр корпуса, м

1,5

Общая высота подогревателя, м

6,5


Тепловой расчет конденсатора проводим аналогично расчету сетевого подогревателя.

Теплоту конденсации рассчитываем по формуле:

, где r – удельная теплота конденсации, Дж/кг



Общую площадь теплопередачи находим по формуле:

, где

, тогда


Находим массовый расход охлаждающей воды:





Массовый расход охлаждающего теплоносителя составляет 1226 кг/с
8. Для оценки экономичности разработанной ТЭЦ определяем ее КПД по следующей формуле:
,

где Nтепл и Nэл тепловая и электрическая мощности соответственно;

Q – общее тепло



КПД ТЭЦ по термодинамическому циклу Ренкина рассчитываем по формуле (4)



ренкина=%
  1   2

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Повседневную жизнь современного человечества. От данного продукта зависят практически все сферы деятельности, такие как фабрики, заводы, транспорт, медицинские iconРуководство по применению введение
Эксплуатация данного продукта проста. В процессе чтения данного руководства, пользователь получит сведения о Программируемом Метеоблоке...

Повседневную жизнь современного человечества. От данного продукта зависят практически все сферы деятельности, такие как фабрики, заводы, транспорт, медицинские iconЗадача проектирования предприятия по то и тр коробки переменной передач...
...

Повседневную жизнь современного человечества. От данного продукта зависят практически все сферы деятельности, такие как фабрики, заводы, транспорт, медицинские iconРуководство по эксплуатации m 25
Перед продажей данного продукта, убедитесь, что ваш дилер заполнил гарантийный талон правильно и направьте по почте дистрибьютору....

Повседневную жизнь современного человечества. От данного продукта зависят практически все сферы деятельности, такие как фабрики, заводы, транспорт, медицинские iconТезисы содоклада
Иванова. Ведь от транспортной инфраструктуры во многом зависят экономическое процветание как города, так и региона в целом, эффективное...

Повседневную жизнь современного человечества. От данного продукта зависят практически все сферы деятельности, такие как фабрики, заводы, транспорт, медицинские icon1. 1 Характерные особенности данного продукта
Функционирование данного механизма основано на принципе погружного плетения, это вязальная машина, спроектированная для изготовления...

Повседневную жизнь современного человечества. От данного продукта зависят практически все сферы деятельности, такие как фабрики, заводы, транспорт, медицинские iconВиталий Александрович Симонов Внеземной след в истории человечества
...

Повседневную жизнь современного человечества. От данного продукта зависят практически все сферы деятельности, такие как фабрики, заводы, транспорт, медицинские iconВ функциональные обязанности радиоинженера обычно входят
Персональные ЭВМ являются важной составной частью практически любого технологического процесса. Они привели к интенсификации труда,...

Повседневную жизнь современного человечества. От данного продукта зависят практически все сферы деятельности, такие как фабрики, заводы, транспорт, медицинские iconНа сегодняшний день в России складывается ситуация, при которой основную...
Однако заводы малой мощности не способны на равных конкурировать с крупными производителями. Поэтому небольшие заводы специализируются...

Повседневную жизнь современного человечества. От данного продукта зависят практически все сферы деятельности, такие как фабрики, заводы, транспорт, медицинские iconНа заметку родителям
Практически ежедневно происходят дорожно-транспортные происшествия, несчастные случаи на дорогах. Поэтому поговорим о самом главном,...

Повседневную жизнь современного человечества. От данного продукта зависят практически все сферы деятельности, такие как фабрики, заводы, транспорт, медицинские iconОписательная часть
Вся наша работа направлена на то, чтобы с каждым днем еще больше людей с разными потребностями, вкусами, мечтами, стремлениями и...


авто-помощь


При копировании материала укажите ссылку © 2015
контакты
auto-ally.ru
<..на главную