Контрольная работа: Анализ цикла Ренкина

Исходные данные

- относительный внутренний КПД турбины.

- относительный внутренний КПД насоса.

- механический КПД.

- КПД парового котла.

- КПД электрического генератора.

- низшая теплота сгорания топлива.

Для питательной воды нагрев в каждом из регенеративных подогревателей

Параметры в характерных точках

Точка :

Точка :

Определим число подогревателей в данном цикле:

При  принимаем число подогревателей 7.

Схема установки.

На 1-6 подогревателях нагрев происходит на 30⁰С, а в 7 на 35,488.

Параметры точек цикла

Точка :

Точка :

Точка :

Точка :

Точка :

Точка :

Точка :

Энергетический баланс:

1.  Находим теплоту, подведённую в паровой котёл к рабочему телу:

2.  Учитывая КПД парового котла, определяем теплоту, первоначально внесённую в установку за счёт сгорания топлива:

Здесь - испарительная способность топлива, ; - расход топлива, .

Определяем значение , которым будет удобно пользоваться при дальнейших вычислениях:

3.  Потеря теплоты при горении топлива:

4.  Потеря теплоты трубопроводами на пути от парового котла до турбины:

5.  Механические потери работы на трение в подшипниках турбины:

6.  Работа на муфте электрогенератора:

7.  Электрические потери в электрогенераторе:

8.  Работа на клеммах электрогенератора:

Подсчитаем КПД установки (брутто) на клеммах электрогенератора:

Энергетический метод:

Параметры окружающей среды:

Прирост энергии в паровом котле:

Уменьшение энергии в трубопроводе:

Уменьшение энергии в конденсаторе:

Увеличение энергии в подогревателях по воде:

1.  подогреватель.

2.  подогреватель.

3.  подогреватель.

4.  подогреватель.

5.  подогреватель.

6.  подогреватель.

7.  подогреватель.

Уменьшение энергии в подогревателях по пару:

1.  подогреватель.

2.  подогреватель.

Подогреватель.

3.  подогреватель.

4.  подогреватель.

5.  подогреватель.

6.  подогреватель.

Теперь сводим энергетический баланс для тех узлов установки, в которых происходит изменения состояния рабочего тела.

Невязка баланса составляет 0,1554%

Вычисляем энергетические КПД узлов.

1.  Энергетический КПД парового котла:

2.  Энергетический КПД трубопровода:

3.  Энергетический КПД турбины:

4.  Энергетический КПД конденсатора:

Энергия, отданная конденсирующимся влажным паром в конденсаторе, равна:

Это составляет  от теплоты в конденсаторе.

5.  Энергетический КПД питательного насоса:

6.  Энергетический КПД процессов отвода в окружающую среду теплоты трения и теплоты, выделившейся в генераторе, равны: .

Энергетический КПД конденсатора  не учитывается

Определим энергетические потери и коэффициенты энергетических потерь

1.  Потери энергии в паровом котле:

2.  Потери энергии в трубопроводе:

3.  Потери энергии в турбине:

4.  Потери энергии в конденсаторе:

5.  Потери энергии в питательном насосе:

6.  Потери энергии на трение в подшипниках турбины:

7.  Потери в электрогенераторе:

8.  Потери в подогревателях:

1.  подогреватель.

2.  подогреватель.

3.  подогреватель.

4.  подогреватель.

5.  подогреватель.

Коэффициент энергетических потерь для всёй установки равен сумме таких же коэффициентов для отдельных узлов:

температура энергия конденсатор давление

Как видно,  оказался практически равным КПД (брутто) для всёй установки.

Существенных результатов можно достигнуть путем уменьшения разности температур продуктов сгорания топлива в паровом котле и рабочего тела. Уменьшение этой разности температур можно добиться 2 путями: или уменьшением температуры продуктов сгорания в топке котла, или увеличением средней температуры рабочего тела в процессе подвода теплоты. При уменьшении температуры сгорания в котле потеря энергии снижается, но на такое же значение снизится и энергия потока теплоты. Значительные потери энергии в турбине (уменьшение может быть достигнуто за счет улучшения проточной части и механических элементов) и в конденсаторе.

Потери в паропроводе и насосе малы. Уменьшение потерь энергии в конденсаторе можно добиться за счет уменьшения разности температур конденсирующегося пара и охлаждающей воды путем снижения давления в конденсаторе. КПД подсчитанные разными способами не равны, но отличаются на очень маленькое значение, это может быть связано с неточность измерений, упрощенной схемой и тем, что цикл является необратимым (потери энергии неизбежны).