Расчёт тепловой парогазовой установки

 

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОТКРЫТЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

 

 

 

 

 

Энергетический факультет

 

 

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По дисциплине: Общая энергетика.

Тема: Расчёт тепловой парогазовой  установки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Москва 2013 

 

 

Содержание

 

Содержание                          2

Задание                            4

Введение                            6

1. Совмещенный процесс газовой и паровой ступеней,

расчет и построение процесса расширения пара в

паровой турбине, достоинства и  недостатки парогазовых установок.  7

1.1 Совмещенный процесс газовой и паровой ступеней.        7

1.2 Расчет и построение процесса расширения пара в паровой турбине.  8

1.2.1  Отбор № 3, точка О.                  9

1.2.2  Отбор № 3, точка 3а.                 9

1.2.3  Отбор № 3, точка 3.                  10

1.2.4  Отбор № 2, точка 2а.                 11

1.2.5  Отбор № 2 точка 2.                  12

1.2.6  Отбор № 1 точка 1а.                  13

1.2.7  Отбор № 2 точка 1.                  14

1.2.8  Отбор № 1 точка 1д.                  16

1.2.9  Отбор № 1 точка Ка.                  17

1.2.10 Отбор № 1 точка К.                  18

1.3 Достоинства и недостатки парогазовых установок.        21

2. Расчет тепловой схемы паровой  части ТЭС,

мощность на клеммах генератора паровой турбины.         22

2.1 Подогреватель П1.                     22

2.2 Подогреватель П2 (деаэратор).                24

2.3 Подогреватель П3.                     25

2.4 Подогреватель СП.                    28

2.5 Газовый подогреватель ГП - 2.                29

3. Мощность, потребляемая компрессором,

температура воздуха на выходе из компрессора.          33

4. Мощность на клеммах генератора газовой

турбины, температура газов после турбины.            36

5. Температура подогрева воды в газовом подогревателе ГП - 1.     40

6. Температура уходящих газов (после ГП - 2),

потери тепла с уходящими  газами.                42

7. Расход топлива в топке парогенератора, КПД установки брутто.   45

Список использованых источников                 46

 

 

Задание

 

Рассчитать упрощенную тепловую схему парогазовой установки (рисунок 1) с высоконапорным парогенератором.

 

 

Исходные данные

 

Последняя цифра шрифта         -     0

Расход  пара после

парозапорной  задвижки ВПГ        -   = 100  ;

Расход  воздуха через компрессор      -   = 180  ;

Степень повышения давления в компрессоре -    = 5;

Адиабатический  КПД компрессора     -    = 0,85;

Внутренний  КПД газовой турбины     -    = 0,85;

Температура наружного воздуха      -    = 10   ;

Температура газов перед турбиной     -    = 700  ;

Расход  тепла из отбора

на сетевой подогреватель (СП)       -    = 100  ;

Предпоследняя цифра шрифта       -     5

Давление пара после

парозапорной задвижки ВПГ        -   = 13,5  ;

Давление 1-го отбора пара         -    = 0,15  ;

Давление 2-го отбора пара         -    = 0,6  ;

Давление 3-го отбора пара         -    = 2   ;

Давление в конденсаторе паровой  турбины  -    = 0,0035 ;

Температура пара

после парозапорной задвижки ВПГ     -    = 510  ;

Внутренний относительный КПД ЧВД    -  = 0,7;

Внутренний относительный КПД ЧНД    -  = 0,65.

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Для производства электрической  энергии используются природные  энергетические ресурсы. В зависимости от вида энергетических ресурсов различают основные типы электростанций: тепловые (ТЭС), гидравлические (ГЭС) и атомные (АЭС). Нибольшее распространение в настоящее время имеют ТЭС, на которых в электрическую энергию преобразуется тепловая энергия, выделяемая при сжигании органического топлива - угля, мазута, торфа, газа и др. На ТЭС вырабатывается около 76 % всей вырабатываемой электроэнергии. Второе место по выработке электроэнергии занимают ГЭС и третье - АЭС.

Из других видов энергетических ресурсов следует назвать геотермальные воды, выносимые из земных недр на поверхность в некоторых районах земного шара и используемые в основном для теплоснабжения, но для более широкого применения геотермальных вод требуются большие затраты на научные исследования, включая создание опытных скважин глубиной около 10 . Энергия солнечного излучения доступна для использования в ряде районов и в основном для нужд горячего водоснабжения.

В настоящее время большое  внимание уделяется развитию АЭС. Запасы ядерной энергии сосредоточены в тяжелых элементах (уране и тории), для которых энергетически выгодна реакция деления ядер атомов, и в легких элементах (дейтерии и литии), при синтезе которых в более тяжелый гелий выделяется больше в 3 … 7 раз энергии на единицу массы синтезируемого вещества, чем при делении ядер на единицу массы расщепляющегося вещества.

 

 

1. Совмещенный процесс газовой и паровой ступеней, расчет и пост-роение процесса расширения пара в паровой турбине, достоинства и недостатки парогазовых установок.

1.1 Совмещенный процесс газовой и паровой ступеней.

 

На рис. 1.1 представлен  совмещенный процесс газовой  и паровой ступеней.

 

 

ГАЗОВАЯ СТУПЕНЬ

 

- адиабатическое расширение продуктов сгорания в газовой турбине;

- изобарический  процесс охлаждения рабочего  тела;

- передача  части теплоты продуктов сгорания  питательной воде;

- сброс в атмосферу отработавших газов;

- адиабатический  процесс сжатия атмосферного  воздуха;

- изобарический процесс нагрева продуктов сгорания (горения) топлива в ВПГ.

 

ПАРОВАЯ СТУПЕНЬ

 

- адиабатическое  расширение пара в ЧВД паровой турбины;

- до первого  отбора;

- от первого  до второго;

- от второго  до третьего;

- адиабатическое дросселирование при переходе из ЧВД в ЧНД;

 

При дросселировании  реальных газов происходит снижение температуры из - за того, что в них внутренняя энергия зависит и от объема. У реальных газов при дросселировании изменяется теплоемкость.

 

- адиабатическое расширение пара в ЧНД паровой турбины;

- изобарический отвод тепла от отрабатываемого пара в конденсаторе;

- адиабатический  процесс увеличения давления  питательной воды в питательном насосе;

- изобарический  подогрев питательной воды отработавшей  из газовой турбины;

- изобарический  процесс нагрева в ВПГ рабочего тела;

- до насыщения;

- парообразование;

- изобара  нагрева сухого насыщенного пара.

 

1.2 Расчет и построение процесса расширения пара в паровой турбине.

 

Строим процесс расширения пара в паровой турбине по - диаграм-ме, на пересечении изобары и изотермы при начальных значениях давлений и температуре ‚ находим точку О начала расширения пара в турбине и соответственно энтальпию, энтропию, температуру в этой точке.

 

 

1.2.1  Отбор № 3, точка О (перегретый пар).

 

Давление, температура, энтальпия  и энтропия в точке О

 

= 13,5 ;  = 510 ;   = 3358,4 ;  = 6,45

 

1.2.2  Отбор № 3, точка 3а.

 

Энтальпия, из таблиц состояния воды и водяного пара, в точке 3а при давлении = = 2 и энтропиии = = 6,45

 

= 2853,2

 

Температура, из таблиц состояния воды и водяного пара, в точке 3а при при давлении = 2 и энтропиии = 6,45

 

= 231,1

 

Располагаемый теплоперепад от до (от точки О до точки 3а).

 

= - = 3358,4 - 2853,2 = 505,2

 

Давление, температура, энтальпия  и энтропия в точке 3a

 

= = 2 ;  = 231,1 ;  = 2853,2 ;  = 6,45 .

 

 

1.2.3  Отбор № 3, точка 3.

 

Действительный теплоперепад отбора 3 (от точки О до точки 3), с учетом КПД части высокого давления равен:

 

= _* = 0,7_*505,2 = 353,6

 

Действительная энтальпия пара в отборе 3 (точки 3) при давлении

 

= - = 3358,4 - 353,6 = 3004,8

 

Действительная  энтропия отбора 3 (точки 3)

 

= 6,734

 

Температура в точке 3

 

= 291,7

 

Давление, температура, энтальпия  и энтропия в точке 3

 

= 2 ;   = 291,7 ;

 

= 3004,8 ;   = 6,734 .

 

Аналогично  находим действительные энтальпии пара и и при расширении пара в ЧНД.

 

1.2.4  Отбор № 2, точка 2а.

 

Энтальпия, из таблиц состояния воды и водяного пара, в точке 2а для  воды и водяного пара при давлении = = 0,6 и энтропии = = 6,734 , из данных видим, что пар находится в состоянии насыщения следовательно для того чтобы определить его энтальпию необходимо найти степень сухости пара из уравнения:

Энтропия пара и воды в т. 2а из таблиц состояния для  воды и водяного пара

 

= 6,759 ;   = 1,931

 

Определим степень сухости пара в точке 2а

 

= = = 0,995

 

Энтальпия воды и водяного пара, из таблиц состояния  воды и водяного пара, в т. 2а при  давлении = 0,6 и энтропии = 6,734

 

= 670,4 ;    = 2756,1

 

Энтальпия смеси в точке 2а

 

= _* + _*(1 - ) = 2756,1_*0,995 + 670,4_*(1 - 0,995) = 2745,7

 

Температура, из таблиц состояния воды и водяного пара, в точке 2а при давлении = 0,6 и энтальпии = 2745,7

 

= 158,8

 

Располагаемый теплоперепад от до (от точки 3 до точки 2а).

 

= - = 3004,8 - 2745,7 = 259,1

 

Давление, температура, энтальпия  и энтропия в точке 2a

 

= = 0,6 ;  = 158,8 ;  = 2745,7 ;  = 6,734 .

 

1.2.5  Отбор № 2 точка 2.

 

Действительный теплоперепад отбора 2 (от точки 3 до точки 2), с учетом КПД части высокого давления равен:

 

= _* = 0,7_*259,1 = 181,4

 

Действительная  энтальпия пара в отборе 2 (точки 2) при давлении

 

= - = 3004,8 - 181,4 = 2823,4

 

Энтропия, из таблиц состояния воды и водяного пара, точки 2 при давлении = 0,6 и энтальпии = 2823,4

 

= 6,91

 

Температура, из таблиц состояния  воды и водяного пара, точки 2 при  давлении = 0,6 и энтальпии = 2823,4

 

= 187,7

 

Давление, температура, энтальпия  и энтропия в точке 2

 

= 0,6 ;  = 187,7 ;  = 2823,4 ;  = 6,91 .

 

1.2.6  Отбор № 1 точка 1а.

 

Энтропия пара и воды в точки 1а из таблиц состояния для воды и водяного пара при давлении = = 0,15 и энтропии = = 6,91

 

= 7,223 ;   = 1,434

 

Определим степень сухости пара в точке 1а

 

= = = 0,946

 

Энтальпия воды и водяного пара, из таблиц состояния воды и водяного пара, в точке 1а при давлении = 0,15 и энтропии = 6,91

 

= 467,1 ;   = 2693,1

 

Энтальпия смеси в точке 1а

 

= _* + _*(1 - ) = 2693,1_*0,946 + 467,1_*(1 - 0,946) = 2572,9

 

Температура, из таблиц состояния  воды и водяного пара, в точке 1а  при давлении = 0,15 и энтропии = 6,91

 

= 111,3

 

Располагаемый теплоперепад от до (от точки 2 до точки 1а).

 

= - = 2823,4 - 2572,9 = 250,5

 

Давление, температура, энтальпия  и энтропия в точке 1a

 

= 0,15 ;  = 111,3 ;  = 2572,9 ;  = 6,91 .

 

1.2.7  Отбор № 2 точка 1.

 

Действительный теплоперепад отбора 1 (от точки 2 до точки 1), с учетом КПД части высокого давления равен:

 

= _* = 0,7_*250,5 = 175,4

 

Действительная  энтальпия пара в отборе 1 (точка 1) при давлении

 

 = - = 2823,4 - 175,4 = 2648

 

Температура т. 1 при давлении = 0,15 и энтальпии = 2648

 

= 111,4

 

Энтальпия воды и водяного пара в точке 1, с  таблиц состояния воды и и водяного пара при давлении = 0,15 и температуре = 111,4

 

= 434,2 ;   = 2681,2

 

Сухость пара точки 1

 

= = = 0,985

 

Энтропия воды и водяного пара в  точке 1, с таблиц состояния воды и водяного пара при давлении = 0,15 и температуре = 111,4

 

= 1,347 ;   = 7,312

 

Энтропия точки 1

 

= _* + _*(1 - ) = 7,312_*0,985 + 1,347_*(1 - 0,985) = 7,223

 

Давление, температура, энтальпия  и энтропия в точке 1

 

= 0,15 ;   = 111,4 ;   = 2648 ;  = 7,223

 

 При построении расширения пара в ЧНД, потери давления в регулировочньих клапанах теплофикационного отбора составляют = 20 %.

Абсолютная  потеря давления регулировочных клапанах отбора

 

= = = 0,030

 

1.2.8  Отбор № 1 точка 1д.

 

Действительное  давление точки 1д

 

= - = 0,15 - 0,030 = 0,12

 

Потеря давления происходит в процессе дросселирования пара при постоянной энтальпии, поэтому из точки 1 с давлением = 0,15 энтальпией = 2648 проводим горизонтально до пересечения с изобарой = 0,12 и находим точку 1д с параметрами - = 0,12 , = = 2648 .

Температура паровояной смеси  в точке 1д, с таблиц состояния  воды и водяного пара при  = 0,12 , = 2648

 

= 104,8

 

Энтальпия воды и водяного пара в точке 1д, с таблиц состояния  воды и водяного пара, при = 0,12 и = 104,8

 

= 431,0 ;   = 2680,0

 

Сухость насыщенного пара в точке 1д с параметрами

 

= = = 0,986

 

Энтропия  воды и водяного пара в точке 1д, с  таблиц состояния воды и водяного пара при давлении = 0,12 и температуре = 104,8

 

= 1,339 ;   = 7,321

 

Энтропия точки 1д

 

= _* + _*(1 - ) = 7,321_*0,986 + 1,339_*(1 - 0,986) = 7,237

 

1.2.9  Отбор № 1 точка Ка.