Определение параметров рабочего тела паровой установки
Расчет состава и параметров состояния рабочего тела при заданных исходных параметрах. Определение состава рабочей смеси в характерных точках цикла, расчет теплоты и графика работы цикла, а также КПД. Особенности проектирования паросиловой установки.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 19.12.2018 |
| Размер файла | 507,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Определение параметров рабочего тела паровой установки
Введение
паровой установка рабочий смесь
Цель курсовой работы состоит в том, чтобы провести расчет состава и параметров состояния рабочего тела и термодинамический расчет цикла ПГУ
Актуальность работы. Ввиду того, что парогазовые установки (ПГУ) - это технология нового типа в РФ, которая малоизучена, и для которой практически отсутствует опыт эксплуатации, то современная отечественная энергетика и наука проявляют повышенный интерес к моделированию разных видов этих установок и их исследованию. Поэтому актуальным становится разработка модели энергоблока ПГУ, исследование причинно-следственных связей технологических процессов, протекающих в энергоблоке, а также исследование характеристик энергоблока с точки зрения регулирования частоты и мощности. Не менее важным и актуальным является исследование распределения вырабатываемых мощностей между агрегатами на разных нагрузках энергоблока и задача оптимального ведения режимов ПГУ.
Парогазовые установки производят электричество и тепловую энергию. Парогазовая установка состоит из двух отдельных блоков: паросилового и газотурбинного. Топливом ПГУ может служить как природный газ, так и продукты нефтехимической промышленности, например, мазут. В парогазовых установках на одном валу с газовой турбиной находится генератор, который за счет вращения ротора вырабатывает электрический ток. Проходя через газовую турбину, продукты сгорания отдают ей лишь часть своей энергии и на выходе из турбины все ещё имеют высокую температуру. Далее продукты сгорания попадают в паросиловую установку, в котел-утилизатор, где нагревают водяной пар. Температуры продуктов сгорания достаточно для того, чтобы довести пар до состояния, необходимого для вращения паровой турбины.
Провести расчет состава и параметров состояния рабочего тела при следующих исходных данных: исходное давление смеси газов исходная температура смеси газов объемная доля газа массовая доля газа gi максимальная температура смеси газов t2:
1. определение состава рабочей смеси;
2. определение газовых постоянных компонентов и смеси;
3. определение средней молекулярной массы смеси;
4. определение парциальных давлений компонентов смеси;
5. определение средних изобарной и изохорной теплоемкостей рабочего тела в интервале температур и и ;
6. определение показателя адиабаты.
Исходные данные:
;
;
1. Определение состава рабочей смеси
Газовая смесь задана объемными долями. Определим массовые доли:
V=V +V +V +V
Уri=0,6+0,15+0,1+0,15=1
где Vi-объем компонента
для
для
для
для
2. Определение газовых постоянных компонентов и смеси
Для определения газовой смеси необходимо вычислить газовые постоянные отдельных компонентов:
,где ;
где i - относительная молекулярная масса компонента из периодической
таблицы химических элементов Д.И.Менделеева
1=28
2=18
3=64
4=32
Газовая постоянная смеси :
;
3. Определение средней молекулярной массы смеси
4.Определение парциальных давлений компонентов смеси
По величине давления для заданной точки определяются
парциальны давления:
;
5. Определение средних изобарной и изохорной теплоемкостей рабочего тела в интервале температур tmin и tmax
Исходные данные:
tmin =6 и tmax=713
а) средняя массовая изобарная теплоёмкость
=(.tmax-.tmin)/(tmax-tmin)
tmin=6oC, а tmax=7130C
б) средняя массовая изохорная теплоёмкость
=(.tmax-.tmin)/(tmax-tmin)
Исходные данные:
tmin=6oC, а tmax=7130C
6. Определение показателя адиабаты
Чтобы найти показатель адиабаты находим cvm и cpm для смеси.
Показатели адиабаты для процессов сжатия и расширения принимаются равными и определяются по формуле:
k=/=1,094/1,504=0,7274
Термодинамический расчет цикла ПГУ
Термодинамический расчет цикла ПГУ будет основываться на расчетах двух циклов: газового и пароводяного.
1. Газовый цикл
Цикл отнесен к 1 кг газовой смеси,
Требуется:
1. Определить параметры Р, V, Т для основных точек цикла и занести в таблицу 1.
2. Определить значения средних теплоемкостей Срт и Сут для каждого процесса.
3. Найти изменения внутренней энергии (U), энтальпии (h), энтропии (S) в каждом процессе.
4. Определить теплоту (q) и работу () в каждом процессе.
5. Найти суммарную работу за цикл.
6. Определить подведенную и отведенную q2 теплоты в цикле.
7. Результаты расчетов занести в таблицу 2.
8. Определить термический к.п.д. газового цикла.
9. Построить в масштабе в TS - диаграмме газовый цикл.
2. Пароводяной цикл.
1. Определить с помощью hS - диаграммы и таблиц воды и водяного пара параметры Р, V, Т, h, U, S, X для основных точек цикла и занести в таблицу 3.
2. Определить кратность газа m из уравнения теплового баланса газоводяного подогревателя.
3. Определить удельную полезную работу пароводяного цикла .
4. Определить теоретическое удельное количество теплоты, полученное рабочим телом, .
Определить термический к.п.д. парогазового цикла.
Определение параметров P, V, T для основных точек цикла
Расчет начинается с нахождения термических Р, V, T параметров в характерных точках цикла (a, b, c, d). Если в точке известно два из трех параметров, то третий находится из уравнения состояния идеального газа (уравнение Клапейрона - Менделеева).
Так как в качестве рабочего тела используется смесь идеальных газов, то необходимо сначала найти газовую постоянную смеси газов.
Исходные данные:
Pc= 3 бар, Рd= 20 бар, ta=573, tb=25,tc=0, n=1,3
ab - политропный процесс;
bc - изобарный процесс;
cd - политропный процесс;
da - изобарный процесс.
Тc=
; ;
a-b: ; ; ; Va=0,07
c-d: ; ;
; ;
Занесем полученные данные в таблицу 1.
Таблица 1.
|
Точки/параметры |
P, бар |
V, |
T, К |
|
|
a |
20 |
0,7 |
573 |
|
|
b |
3 |
0,26 |
298 |
|
|
c |
3 |
0,3 |
332 |
|
|
d |
20 |
0,06 |
538 |
Определение значений средних теплоемкостей Срт и Сvт для каждого процесса
Процесс ab: ta=300°С , tb=25°C
Процесс bc: tb=25°C, tc=59°C
Процесс cd: tc=59°C, td=265°C
Процесс da: td=265°C , ta=300°C
Определение изменения внутренней энергии (?U), энтальпии (?h), энтропии (?S) в каждом процессе
Определение теплоты (q) и работы (l) в каждом процессе
Определим теплоту (q) и работу (l) в каждом процессе:
Процесс ab:
;
Процесс bc:
,
Процесс cd:
,
Процесс da:
Определение суммарной работы за цикл
Определение подведенной и отведенной теплоты в цикле
Определим подведенную (в процессе расширения рабочего тела) теплоту q1 и отведенную (в процессе сжатия) теплоту q2:
q1= 41,635
q2 = -47
q3=-47,3
q4=85,87
qполн = q1 + q2 =127,505-94,3=33,205
Занесем все полученные данные в таблицу 2.
Таблица 2.
|
Процессы |
n |
, |
, |
?U, кДж/кг |
?h, кДж/кг |
?S, кДж/кг*К |
q, кДж/кг |
l, кДж/кг |
|
|
1-2 |
1,3 |
1,027 |
0,757 |
-208,17 |
-282,4 |
-0,09 |
41,635 |
175,32 |
|
|
2-3 |
1,3 |
1,023 |
0,270 |
-25,126 |
-34,78 |
0,022 |
-47 |
-14,5 |
|
|
3-4 |
1,3 |
1,017 |
0,739 |
207,23 |
279,7 |
0,010 |
-47,3 |
-146,9 |
|
|
4-1 |
1,3 |
1,19 |
0,85 |
25,865 |
35,58 |
0,012 |
85,87 |
26,5 |
|
|
- |
4,257 |
2,616 |
0 |
0 |
0 |
33,205 |
38,42 |
Определение термического КПД газового цикла
Термодинамический расчет парового цикла
Определение параметров для основных точек цикла
Исходные данные:
Определяем с помощью hS - диаграммы и таблиц воды и водяного пара термические р, V, Т и калорические h, U, S параметры в характерных точках цикла и заносим их в таблицу 3.[7]
Процессы 6-1 и 4-5 изобарные P=const;
Процессы 2-3 и 5-6 изотермическиеT=const;
Процессы 1-2 и 3-4 адиабатные S=const;
Таблица 3.
|
Точки/Параметры |
Р,бар |
V,м3 /кг |
t, °С |
h,кДж/кг |
S,кДж/кг*К |
U,кДж/кг |
X |
|
|
1 |
35 |
0,088 |
425 |
3280,7 |
6,93 |
1 |
||
|
2 |
3,6 |
0,5 |
140 |
2733,4 |
6,93 |
0,99 |
||
|
3 |
1,3 |
1,44 |
140 |
2754,1 |
7,44 |
1 |
||
|
4 |
6,9 |
0,4 |
340 |
3143,4 |
7,44 |
1 |
||
|
5 |
6,9 |
0,33 |
242 |
2937,4 |
7,08 |
1 |
||
|
6 |
35 |
0,06 |
242 |
2802,7 |
6,12 |
1 |
Определение кратности m, удельной работы
Определяем кратность газа m из уравнения теплового баланса для газоводяного подогревателя 4, в котором процесс 4-5 нагрева питательной воды до состояния кипения осуществляется за счет теплоты отработавших газов газового цикла (процесс b-с):
Удельная полезная работа пароводяного цикла определяется по формуле:
Теоретическое удельное количество теплоты, полученное рабочим телом, находится по формуле:
Термический к.п.д. парогазового цикла определяется по формуле:
Заключение
Парогазовые установки являются наиболее эффективными, за счет совместного использования как цикла ГТУ, так и цикла ПТУ, что позволяет достигнуть наибольшего КПД. Они применяются в различных областях, в частности на транспортных установках. Наиболее эффективным топливом для таких установок является природный газ, использование которого позволяет повышать эффективность ГТУ.
В первой части данной курсовой работы по исходным данным были найдены все параметры в характерных точках цикла, а затем по этим параметрам были определены теплота и работа цикла, а также КПД. По расчётным данным были построены графические зависимости.
Во второй части курсовой работы был проведен расчёт паросиловой установки. Все полученные при расчетах данные приведены в таблицах 3 и 4.
В ходе работы были углублены знания по дисциплине «Техническая термодинамика», в частности по теории тепловых двигателей и расчету термодинамических процессов в газовых смесях, а так же в пароводяных циклах. Приобретены навыки работы с таблицами различных теплоёмкостей различных газов, свойств воды и водяного пара, а также h-Sдиаграммы водяного пара.
Список использованной литературы
1. Александров А.А., Григорьев Б.А. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара. - М.: МЭИ, 2014 г.
2. Архаров А.М., Архаров И.А. Теплотехника. Учебник. - М.: МГТУ им. Баумана, 2004 г. - 712 с.
3. Ерофеев В.Л., Семенов П.Д., Пряхин А.С. Теплотехника. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2016. - 320 с.
4. Меркулов М.В., Косьянов В.А. Теплотехника и теплоснабжение геологоразведочных работ: учебное пособие. - Волгоград: Издательский Дом «Ин-Фолио», 2013. - 272 с.
5. Поршаков Б.П., Козаченко А.Н. Основы термодинамики и теплопередачи: Учеб.-метод.пособие. - М.: ГУП Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина, 2015. - 132 с.
6. Программа «Диаграмма HS для воды и водяного пара v2.4»
7. Сарачева Д.А., Вахитова Р.И.«Техническая термодинамика» Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине «Техническая термодинамика» для бакалавров направления 13.03.01 (140100) «Теплоэнергетика и теплотехника» профиля «Промышленная теплоэнергетика» очной формы обучения. 2014 г.
8. Периодическая таблица химических элементов Д.И.Менделеева.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Расчет эффективности работы паросилового цикла Ренкина. Определение параметров состояния рабочего тела в различных точках цикла. Оценка потери энергии и работоспособности в реальных процесса рабочего тела. Эксергетический анализ исследуемого цикла.
реферат [180,6 K], добавлен 21.07.2014Определение основных параметров состояния рабочего тела в характерных точках цикла. Вычисление удельной работы расширения и сжатия, количества подведенной и отведенной теплоты. Изменение внутренней энергии, энтальпии и энтропии в процессах цикла.
курсовая работа [134,6 K], добавлен 20.10.2014Определение показателя политропы, начальных и конечных параметров, изменения энтропии для данного газа. Расчет параметров рабочего тела в характерных точках идеального цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания с изохорно-изобарным подводом теплоты.
контрольная работа [1,1 M], добавлен 03.12.2011Расчет параметров рабочего тела в цикле с подводом теплоты при постоянном объеме. Анализ результатов для процесса сжатия. Значения температуры рабочего тела в отдельно взятых точках термодинамического цикла. Температура в произвольном положении поршня.
контрольная работа [36,2 K], добавлен 23.11.2013Основной теоретический цикл расширения водяного пара в турбине. Анализ влияния начальных и конечных параметров рабочего тела на термодинамическую эффективность паросиловой установки. Выводы об эффективности работы рассчитываемой паросиловой установки.
курсовая работа [225,9 K], добавлен 23.02.2015- Расчет параметров теплоэнергетической установки с промежуточным перегревом пара и регенерацией тепла
Параметры рабочего тела во всех характерных точках идеального цикла. Определение КПД идеального цикла Ренкина. Энергетические параметры для всех процессов, составляющих реальный цикл. Уравнение эксергетического баланса. Цикл с регенеративным отводом.
курсовая работа [733,4 K], добавлен 04.11.2013 Молярная масса и массовые теплоемкости газовой смеси. Процесс адиабатного состояния. Параметры рабочего тела в точках цикла. Влияние степени сжатия, повышения давления и изобарного расширения на термический КПД цикла. Процесс отвода теплоты по изохоре.
курсовая работа [35,7 K], добавлен 07.03.2010Расчёт оптимального значения степени повышения давления в компрессоре газотурбинного двигателя. Изменение внутренней энергии, энтальпии и энтропии в процессах цикла, параметров состояния рабочего тела в промежуточных точках процессов сжатия и расширения.
курсовая работа [278,4 K], добавлен 19.04.2015Взаимосвязь параметров теплоносителя и рабочего тела, их влияние на показатели ядерной энергетической установки. Определение температуры теплоносителя на входе и выходе ядерного реактора. Общая характеристика метода определения параметров рабочего тела.
контрольная работа [600,3 K], добавлен 18.04.2015Расчет параметров газовой смеси: ее молекулярной массы, газовой постоянной, массовой изобарной и изохорной теплоемкости. Проверка по формуле Майера и расчет адиабаты. Удельная энтропия в характерных точках цикла и определение термического КПД цикла Карно.
контрольная работа [93,6 K], добавлен 07.04.2013Определение параметров характерных точек цикла. Расчет давления, температуры и удельного объёма. Полезная работа за цикл. Вычисление параметров дополнительных точек для цикла, осуществляемого при заданных постоянных. Построение графика по точкам.
контрольная работа [244,4 K], добавлен 30.03.2015Определение конечного давления и объема смеси, величины работы и теплоты, участвующих в процессах термодинамики. Анализ КПД цикла Карно. Схема паросиловой установки, описание ее работы. Расчет массового расхода аммиака и мощности привода компрессора.
контрольная работа [198,2 K], добавлен 16.11.2010Определение параметров рабочего тела. Процессы впуска и сжатия, сгорания, расширения и выпуска; расчет их основных параметров. Показатели работы цикла. Тепловой баланс двигателя, его индикаторная мощность. Литраж двигателя и часовой расход топлива.
контрольная работа [1,4 M], добавлен 20.06.2012Свойства рабочего тела. Термодинамические циклы с использованием двух рабочих тел. Значение средних теплоемкостей. Параметры газовой смеси. Теплоемкость различных газов, свойства воды и водяного пара. Термодинамический цикл парогазовой установки.
курсовая работа [282,2 K], добавлен 18.12.2012Состав продуктов сгорания топливного газа. Расчет осевого компрессора и газовой турбины, цикла, мощности и количества рабочего тела. Определение диаметров рабочих лопаток, числа ступеней. Технические характеристики агрегатов ГТНР-16 и ГПА "Надежда".
курсовая работа [3,1 M], добавлен 16.04.2014Расчет термодинамических процессов и цикла, когда в качестве рабочего тела используется смесь идеальных газов. Основные составы газовых смесей. Уравнение Kлайперона для термодинамических процессов. Определение основных характеристик процессов цикла.
контрольная работа [463,2 K], добавлен 20.05.2012Определение расчетных выходных параметров гидропривода. Назначение величины рабочего давления и выбор насоса. Определение диаметров трубопроводов, потерь давления в гидросистеме, внутренних утечек рабочей жидкости, расчёт времени рабочего цикла.
курсовая работа [73,4 K], добавлен 04.06.2016Цикл парогазовой установки с конденсационной паровой турбиной, разработка ее схемы и расчет элементов. Параметры оптимальных режимов ПГУ с впрыском пара по простейшей схеме. Определение параметров и построение в термодинамических диаграммах цикла.
курсовая работа [980,7 K], добавлен 14.12.2013Характеристика термодинамического состояния идеального газа в переходных точках. Изменение калорических характеристик при переходе рабочего тела из начального состояния в конечное. Расчет количества теплоты, деформационной работы и работы перемещения.
контрольная работа [924,3 K], добавлен 21.11.2010Установки паросилового термодинамического цикла. Технологическая схема паросиловой установки для производства электроэнергии. Процессы испарения жидкости при высоком давлении, расширения пара и его конденсации, увеличения давления до начального значения.
контрольная работа [50,6 K], добавлен 09.10.2010
