Реферат: Термодинамические основы производства тепловой и электрической энергии на ТЭЦ, КЭС и в районных

Полный расход пара на турбине при номинальном режиме, составит:

D_B ^Н = d_э ^н · N_H + β·D_отб ^Н = 13,52 + 0,578·9,5 = 19,011 кг/с = 68,4396т/ч; (2.4)

Расход конденсата, выходящего из конденсатора при номинальном режиме D_К ^Н , определяется разностью полного расхода пара на турбину D_B ^Н и расхода отбора D_отб ^Н :

D_К ^Н = D_B ^Н - D_отб ^Н = 19,011 - 9,5 = 9,511 кг/с = 34,2396 т/ч; (2.5)

Расход пара на регенерацию при номинальном режиме D_Р ^Н определяется, предварительно определив согласно таблице энтальпии кипящей жидкости при давлении отбора (P_отб = 800 кПа) i₄ ′ и давлении в конденсаторе (P_k = P₂ =4,75 кПа) i₆ ′:

D_Р ^Н = D_К ^Н (i₄ ′ - i₆ ′ )/( i₄ - i₄ ′ ) = 9,511(720,9-133,915)/(2699,95-720,9) = 2,82 кг/с, (2.6)

где i₄ ′ и i₆ ′ - энтальпия кипящей жидкости при давлении P_отб и P_k соответственно; D_К ^Н – расход конденсата, выходящего из конденсатора при номинальном режиме.

Расход пара на тепловое потребление D_Т ^Н определяется:

D_Т ^Н = D_отб ^Н - D_Р ^Н = 9,5 – 2,82 = 6,68 кг/с. (2.7)

Определим количество тепла Q_Т ^Н , опущенного на теплофикацию, т.е без учета тепла на регенерацию:

Q_Т ^Н = D_Т ^Н ( i₄ – i₆ ′ ) = 6,68 (2699,95-133,915) = 17141,113 кВт; (2.8)

Расход топлива на теплофикацию B^Н _Т в единицу времени определяется:

B^Н _Т = Q_Т ^Н / Q_Н ^Р · η_к = 17141,113 /0,88·29300 = 0,665 кг/с, (2.9)

где Q_Н ^Р - низшая теплота сгорания топлива, принимаемая равной низшей теплоте сгорания условного топлива (Q_Н ^Р = Q_Н ^У.Т. =29300 кДж/кг).

Общий расход топлива на номинальном режиме B^Н определяется:

B^Н = D_B ^Н ( i₁ - i₄ ′ )/ Q_Н ^Р · η_к = 19,011 (3185,3-720,9)/0,88·29300 = 1,817 кг/с. (2.10)

Расход топлива на производство электроэнергии B^Н _Э определяется:

B^Н _Э = B^Н - B^Н _Т = 1,817 – 0,665 = 1,152 кг/с. (2.11)

Удельный расход топлива на выработку электроэнергии в^н _э и на тепловое потребление в^н _т определим:

в^н _э = B^Н _Э / N_H = 1,152 /12590 = 0,0000915кг/Дж = 91,5·10^-6 кг/кДж; (2.12)

в^н _т = B^Н _Т / N_H = 0,665 /17141,113=0,0000387 кг/Дж = 38,7·10^-6 кг/кДж. (2.13)

Коэффициенты полезного действия по выработке электрической η_тэц ^э и тепловой η_тэц ^т энергии при номинальном режиме работы:

η_тэц ^э = N_H / B^Н _Э ·Q_Н ^Р = 1/ в^н _э · Q_Н ^Р = 1/ 0,0000915·29300 = 0,373; (2.14)

η_тэц ^т = Q_Т ^Н / B^Н _Т · Q_Н ^Р = 1/ в^н _т · Q_Н ^Р = 1 / 0,0000387·29300 = 0,882; (2.15)

На ТЭЦ пользуются экономическим показателем, в котором в числителе суммируются полезная выработанная электрическая энергия и отпущенная тепловая энергия. Эту сумму относят к теплу, выделившемуся при горении топлива, и называют коэффициентом использования тепла топлива.

K = (N_H + Q_Т ^Н ) / B^Н · Q_Н ^Р = (12590 + 17141,113) / 1,817·29300 = 0,5585. (2.16)

3.Раздельное производство тепловой и электрической энергии на КЭС и в районных котельных.

Построение процессов водяного пара в конденсационной турбине.

В паровой турбине рабочее тело движется с большими скоростями и соприкасается с поверхностями её деталей; вследствие этого как внутри самого тела, так и при соприкосновении с металлическими поверхностями возникает трение. На преодоление трения тратится часть полезной энергии, и поэтому работа 1 кг пара будет меньше, чем работа идеальной (без потерь) турбины h₀ = i₁ - i_2. Процесс расширения рабочего тела с учетом потерь на трение показано на i-S диаграмме. Энтальпия пара в конце реального процесса расширения (точка6) обозначается i₆ , а внутренняя работа 1 кг пара с учетом потерь на трение ( её обозначают h_i ) составит: h_i = i₁ - i₆ .

Сравнивая работы идеального двигателя h₀ и внутренней работы h_i действительного двигателя производится по КПД, который называется внутренним относительным КПД турбины:

η_oi = h_i / h₀ = (i₁ - i₆ ) / (i₁ - i₂ )

Знание значения внутреннего относительного КПД даёт возможность определить в i-S диаграмме точку, характеризующую состояние, а, следовательно, и степень сухости (и другие параметры) пара, выходящего из турбины. Значение энтальпии пара после расширения в турбине определяется из выражения: i₆ = i₁ - h₀ · η_oi = i₁ - (i₁ - i₂ )· η_oi .

На i-S диаграмме откладывают значение i₆ и проводят горизонтальную линию i₆ = const; степень сухости в точке 6 не должна быть меньше 0, 9, чтобы исключить эрозионный износ рабочих лопаток последних ступеней.

3.1.Определение термодинамических и технико-экономических параметров КЭС и районных котельных.

При обозначении расходов пара и топлива при раздельном производстве электричества и тепла, используем нижний индекс ‘P’ (что означает «раздельно»).

Для вычисления удельного расхода пара d_э на турбину нужно определить внутреннюю работу 1 кг пара при наличии регенерации, для чего предварительно определяется доля отбора α на регенерацию.

α = (i₄ ′ - i₆ ′ ) / ( i₄ – i₆ ′ ) = (720,9-133,915)/(2699,95-133,915)=0,2288; (3.1)

Внутреннююработу 1 кг пара с учётом потерь на трение:

h_ip = ( i₁ – i₄ ) + ( i₄ – i₆ )·(1-α) = (3185,3- 2699,95) + (2699,95-2034,76)(1-0,2288) = 998,34 кДж/кг; (3.2)

Удельный расход пара для выработки электроэнергии при номинальном режиме:

d_эр ^н = 1/ h_ip ·η_м ·η_эл = 1/998,34 ·0,88·0,92 = 0,001237 кг/кДж; (3.3)

Полный расход пара D_{B Р} ^Н :

D_{B Р} ^Н = d_эр ^н · N_H = 0,001237 ·12590 = 15,574 кг/с; (3.4)