Вступ

Об’єднана енергосистема України стоїть в одному ряду з найбільш потужними енергосистемами промислово розвинутих країн. Встановлена потужність всіх електростанцій України складає 54,2 млн. кВт, з яких частка теплових електростанцій Міненерго – 59%.

Всього на Україні експлуатується 104 енергоблоки, значна частина яких працює вже більш як 30 років, що суттєво перевищує прийняту в світовій практиці межу фізичного та морального зносу.

Використання палива непроектної якості, велика кількість пусків, низьке середнє навантаження енергоблоків призводить до зростання долі електроенергії, що використовується на власні потреби ТЕС. У зв’язку з цим в 1996 році вони в ряді випадків на 30 – 45% перевищували проектні значення.

На збільшення витрат палива впливає також вимушене зменшення обсягів капітальних ремонтів, зумовлене браком коштів через кризу неплатежів за вироблену енергію.

Вказані фактори призвели до абсолютного підвищення питомих витрат умовного палива на відпуск у 1996 році електричної енергії на 18,9 г/кВтг і теплової на 4,5 кг/Гкал порівняно з 1900 роком. Якщо порівнювати з 1995 роком, то в 1996 році мало місце незначне зростання питомих витрат на виробництво електроенергії – на 0,7 г/кВтг, а по тепловій енергії питомі витрати знизилися на 0,4 кг/Гкал. До цього слід додати, що питомі витрати палива загалом на електростанціях Міненерго України не перевищують нормативних показників і, порівняно з ними, в 1996 році досягнуто економії у 81,3 тис. т.у.п.

Щодо електричних мереж, то в останні роки наявна тенденція до зростання технологічних витрат електроенергії (ТВЕ) на її транспортування. Так, для Міненерго України у 1996 році, порівняно з 1995 роком, вони зросли на 1,29% і склали 13,32%.

Основними причинами зростання ТВЕ є:

- зміна структури електроспоживання за рахунок зменшення частини споживачів, безпосередньо приєднаних до мереж напругою 110 кВ і вище та зменшення транзитних перетоків по магістральних мережах;

- підвищення комерційної складової витрат за рахунок значної кількості пільгових категорій споживачів, крадіжок та несплаченої частини електроенергії;

- вимушеної роботи в неоптимальних режимах, що пов’язане з обмеженням електроспоживання в години максимальних навантажень;

- погіршенням технічного стану електричних мереж внаслідок зменшення обсягів капремонту, реконструкції та заміни спрацьованого обладнання.

Для подальшого зменшення питомих витрат на виробництво і транспортування енергії на підприємствах Міненерго проводиться цілеспрямована робота щодо енергозбереження та підвищення ефективності роботи енергообладнання.

У цьому напрямі загалом Міненерго зроблено:

- розроблено і затверджено “Основні заходи щодо забезпечення енергозбереження в галузі у 1997 році”;

- розроблено і затверджено “Концепцію розвитку автоматизованих систем обліку електроенергії в умовах енергоринку”;

- розроблено “Галузеву програму заходів з енергозбереження на період до 2000 року”.

Урядом України прийнята Національна енергетична програма на період до 2010 року, якою передбачена широкомасштабна реконструкція та технічне переозброєння діючих енергетичних об’єктів з впровадженням нової техніки та прогресивних технологій. Загальна сума на здійснення такої програми визначається 9 млрд. дол. США.

Серед найважливіших проектів, які мають бути реалізовані в найближчий час, слід назвати:

- впровадження блоку 125 МВт з котлом циркулюючого киплячого шару на Луганській ТЕС;

- реалізація пілотного проекту реабілітації вугільних ТЕС із застосуванням аркових топок (блок № 8 Зміївської ТЕС);

- реконструкція блоків 800 МВт Вуглегірської ТЕС шляхом впровадження газотурбінної надбудови та ряд інших.

У співпраці зі Світовим Банком проробляються проекти реконструкції енергоблоків № 6, 7, 8 Криворізької ТЕС та завершення будівництва Дністровської ГАЕС. Окремими проектами планується розв’язання питань, пов’язаних з охороною навколишнього середовища та енергозбереженням. [З доповіді Ю.Улітіча на 2-ій міжнародній науково-практичній конференції “Управління енерговикористанням” 3-6 червня 1997 р.].

Затверджено

Зав. кафедрою ТЕГ

Ткаченко С.Й.

1.ЗАВДАННЯ

Розрахувати теплову схему блоку ТЕС 300 МВт та визначити головні конструктивні характеристики ТФУ.

1. Розрахунок процесу розширення пари в турбіні.

2. Розрахунок термодинамічних параметрів підігрівників живильної та сітьової води.

3. Тепловий розрахунок теплофікаційної установки.

4. Визначення витрат пари на підігрівники живильної води.

5. Тепловий розрахунок трубопроводу живильного насосу.

6. Визначення потужності турбіни та електричного генератора.

7. Визначення техніко-економічних показників блоку.

8. Конструкторські та гідравлічні розрахунки бойлерів ТФУ.

9. Розрахунок конденсаційної установки.

Чисельні характеристики завдання наведені в таблиці 1.

Таблиця 1.

Дата захисту: до 6 грудня 1998 року.

Завдання видав: ________ Головченко О.М.

Завдання прийняв: _________ Іванько М.М.

Дата: 24 вересня 1998 року.

Початкові дані:

_цвт = 0.81;

_цст = 0.9;

_цнт = 0.84;

_жн = 0.75;

_мех = 0.98;

_муфти = 0.98;

_тжн = 0.8;

_г = 0.99;

_сн = 0.96;

_пг = 0.91;

_тр = 0.98.

t₃ = t₄ = t₅ = t₆ = 3°C;

t₇ =t₈ = t₉ =1°C.

₀ = ₁ = ₂ = ₃ = 0,05.

₄ = ₅ = ₆ = ₇ = ₈= ₉ = 0,08.

P₀ = 0.95P_пг = 0.95·29 = 27,55 МПа;

P₁ = 0.235P₀ = 0.235·27,55 = 6,47 МПа;

= P₂ = 0.1666P₀ = 0.1666·27,55 = 4,589 МПа;

P₃ = 0.0071P₀ = 0.0071·27,55 = 1,85 МПа;

P₄ = 0.0271P₀ = 0.0271·27,55 = 0,75 МПа;

P₅ = 0.015P₀ = 0.015·27,55 = 0,41 МПа;

P_пп = 0,9= 0,94,589 = 4,13 МПа;

= P₆ = 0.009583P₀ = 0.00958327,55 = 0,26 МПа;

P₇ = 0.00471P₀ = 0.0047127,55 = 0,13 МПа;

= P_к = 3 кПа;

G_пг = K_G264 = 1264 = 264 кг/с.

2.Розрахунок процесу розширення пари в турбіні

Рис. 3. Процес розширення пари в турбіні.

Для циліндра високого тиску:

i₀ = 3450 кДж/кг;

=2930 кДж/кг;

= i₀ – = 3450 – 2930 = 520 кДж/кг;

=·_цвт = 520·0,81 = 421,2 кДж/кг;

= i₀ – = 3450 – 421,2 = 3028,8 кДж/кг;

i₁ = 3100 кДж/кг;

i₂ = = 3028,8 кДж/кг.

Для циліндра середнього тиску:

i_пп = 3670 кДж/кг;

= 2860 кДж/кг;

= i₀ – = 3670 – 2860 = 810 кДж/кг;

=·_цcт = 810·0,9 = 729 кДж/кг;

= i_пп – = 3670 – 729 = 2941 кДж/кг;

i₃ = 3430 кДж/кг;

i₄ = 3190 кДж/кг;

i₅ = 3040 кДж/кг;

i₆ = = 2941 кДж/кг.

Для циліндра низького тиску:

= 2230 кДж/кг;

= – = 2941 – 2230 = 711 кДж/кг;

=·_цнт = 711·0,84 = 597,24 кДж/кг;

= – = 2941 – 597,24 = 2343,76 кДж/кг;

i₇ = 2820 кДж/кг;

i₈ = 2730 кДж/кг;

i₉ = 2610 кДж/кг.

3.Розрахунок термодинамічних параметрів підігрівників живильної та сітьової води

Тиск пари у відборах: Температура пари у відборах:

P_i’ = (1 - _i)P_i; t_i’ = f (P_i’) = C.

P₁’ = 0,95 6,47 = 6,1465 МПа; t₁’ = f (P₁’) = 280C;

P₂’ = 0,95 4,589 = 4,35955 МПа; t₂’ = f (P₂’) = 255C;

P₃’ = 0,95 1,85 = 1,7575 МПа; t₃’ = f (P₃’) = 210C;

P₄’ = 0,92 0,75 = 0,69 МПа; t₄’ = f (P₄’) = 165C;

P₅’ = 0,92 0,41 = 0,3772 МПа; t₅’ = f (P₅’) = 140C;

P₆’ = 0,92 0,26 = 0,239 МПа; t₆’ = f (P₆’) = 125C;

P₇’ = 0,92 0,13 = 0,1196 МПа; t₇’ = f (P₇’) = 105C;

P₈’ = 0,92 0,07 = 0,0644 МПа; t₈’ = f (P₈’) = 85C;

P₉’ = 0,92 0,03 = 0,0276 МПа. t₉’ = f (P₉’) = 65C.

Ентальпії пари у відборах (знайдені в п.3):

i₁ = 3100 кДж/кг;

i₂ = 3030 кДж/кг;

i₃ = 3430 кДж/кг;

i₄ = 3190 кДж/кг;

i₅ = 3040 кДж/кг;

i₆ = 2940 кДж/кг;

i₇ = 2820 кДж/кг;

i₈ = 2730 кДж/кг;

i₉ = 2610 кДж/кг.

4.Тепловий розрахунок теплофікаційної установки

Д
ано:

t_осв=70°C

t_псв==150°C

=73°C

=120°C

Приймаємо:

t'_пб= t'₄ = 165°C

t'_об= t'₆ = 125°C

= i₄ = 3190 кДж/кг

= i₆ = 2940 кДж/кг

Визначимо витрату сітьової води:

G_СВ = Q_тфу10³/(Cp_В(t_ПСВ – t_ОСВ)) = 1510³/(4,2(150 – 70)) = 44,643 кг/с.

а). Визначення витрати пари на ПБ.

= С_pв·= 4.2120 = 504 кДж/кг;

= i_псв= С_pв·t_псв= 4.2150 = 630 кДж/кг;

= С_pв·t'_пб = 4.2165 = 693 кДж/кг.

Рівняння теплового балансу:

G_СВ i^ОБ_ВВ + G^ПБ_П i^ПСВ₄ = G_СВ i^ПБ_ВВ + G^ПБ_ДР i^ПБ_ДР;

G^ПБ_П = G^ПБ_ДР.

G^ПБ_П = G^ПБ_ДР = (G_СВ i^ПБ_ВВ - G_СВ i^ОБ_ВВ)/( i^ПСВ₄ - i^ПБ_ДР) =

= (44,643 630 - 44,643 504)/(3190 - 693) = 2,253 кг/с.

б). Визначення витрати пари на ОБ.

=С_pв·= 4.2·73 = 306.6 кДж/кг;

= С_pв·t'_об = 4.2·125 = 525 кДж/кг.

Рівняння теплового балансу:

G_СВ i^ОД_ВВ + G^ОБ_П i₆ + G^ПБ_ДР i^ПБ_ДР = G_СВ i^ОБ_ВВ + G^ОБ_ДР i^ОБ_ДР;

G^ОБ_ДР = G^ПБ_ДР + G^ОБ_П.

G^ОБ_ДР = [G_СВ(i^ОБ_ВВ - i^ОД_ВВ) + G^ПБ_ДР(i₆ - i^ПБ_ДР)] / (i₆ - i^ОБ_ДР) =

= [44,643(504 – 306,6) + 2,253(2941 - 693)] / (2941 - 525) = 5,744 кг/с.

G^ОБ_П = G^ОБ_ДР - G^ПБ_ДР = 5,744 - 2,253 = 3,491 кг/с.

Визначимо ентальпію дренажу з охолодника дренажу.

i_осв= С_pв·t_осв= 4.2·70 = 294 кДж/кг.

Складаємо рівняння теплового балансу:

G_СВ i_ОСВ + G^ОБ_ДР i^ОБ_ДР = G_СВ i^ОД_ВВ + G^ОД_ДР i^ОД_ДР;

G^ОД_ДР = G^ОБ_ДР.

i^ОД_ДР = (G_СВ (i_ОСВ - i^ОД_ВВ) + G^ОБ_ДР i^ОБ_ДР)/ G^ОД_ДР =

= (44,643 (294 – 306,6) + 5,744 525)/ 5,744 = 427,071 кДж/кг.

t^ОД_ДР = i^ОД_ДР / 4,2 = 101,7C.

5.Визначення витрат пари на підігрівники живильної води

G_ПГ = K_G 264 = 1264 = 264 кг/с.

Знайдемо ентальпії живильної води та дренажу.

i^(10-К)_ДР = 4,2 t_К’, кДж. t^К_ВВ = t_(10-К)’ - t_К, C.

i⁹_ДР = 4,2 280 = 1176 кДж; t⁹_ВВ = 280 - 1 = 279 C;

i⁸_ДР = 4,2 255 = 1071 кДж; t⁸_ВВ = 255 - 1 = 254 C;

i⁷_ДР = 4,2 210 = 882 кДж; t⁷_ВВ = 210 - 1 = 209C;

i⁶_ДР = 4,2 165 = 693 кДж; t⁶_ВВ = 165 - 3 = 162C;

i⁵_ДР = 4,2 140 = 588 кДж; t⁵_ВВ = 140 - 3 = 137C;

i⁴_ДР = 4,2 125 = 525 кДж; t⁴_ВВ = 125 - 3 = 122C;

i³_ДР = 4,2 105 = 441 кДж; t³_ВВ = 105 - 3 = 102C;

i²_ДР = 4,2 85 = 357 кДж; t²_ВВ = 85 - 0 = 85C;

i¹_ДР = 4,2 65 = 273 кДж. t¹_ВВ = 65 - 0 = 65C.

i_ВВК = 4,2 t^К_ВВ, кДж.

i¹_ВВ = 4,2 65 = 273 кДж;

i²_ВВ = 4,2 85 = 357 кДж;

i³_ВВ = 4,2 102 = 428,4 кДж;

i⁴_ВВ = 4,2 122 = 512,4 кДж;

i⁵_ВВ = 4,2 137 = 575,4 кДж;

i⁶_ВВ = 4,2 162 = 680,4 кДж;

i⁷_ВВ = 4,2 209 = 877,8 кДж;

i⁸_ВВ = 4,2 254 = 1066,8 кДж;

i⁹_ВВ = 4,2 279 = 1171,8 кДж.

Температура пари в конденсаторі:

t’_К = f (P_К) = 26°C; i’_К = i_В1 = 4,2 t’_К = 109,2 кДж/кг.

Перша (нульова) ітерація

Приймаємо витрати пари у відборах турбіни по 10 кг/с:

G_П10 = G_П20 = G_П30 = G_П40 = G_П50 = G_П60 = G_П70 = G_П80 = G_П90 = 10 кг/с.

Витрата конденсату з конденсатора:

G_К = G_В1 = G_ПГ – (+G_ДР^ОД) = 264 – (90 + 5,744) = 168,256 кг/с.

G_ВВ2 = G_ВВ3 = G_ВВ4 = G_ВВ5 = G_ВВ6 = G_ВВ7 = G_ВВ8 = G_ВВ9 = G_ПГ = 264 кг/с.

Складаємо рівняння теплового балансу для кожного підігрівника і знаходимо витрати пари на підігрівники.

Перший підігрівник

G_ВВ1 = G_К + G_П10 = 168,256 + 10 = 178,256 кг/с.

G_В1 i_В1 + G_П9 i_П9 = G_ВВ1 i_ВВ1;

G_П11 = G_П9 = (G_ВВ1 i_ВВ1 - G_В1 i_В1)/ i_П9 =

= (178,256273 - 168,256109,2)/ 2610 = 11,606 кг/с.

Другий підігрівник

G_В11 i_В11 + G_П8 i_П8 + G^ОД_ДР i^ОД_ДР + G³_ДР i³_ДР = G_ВВ2 i_ВВ2;

G_П21 = G_П8 = (G_ВВ2 i_ВВ2 - G_ВВ1 i_ВВ1 - G^ОД_ДР i^ОД_ДР - G³_ДР i³_ДР)/ i_П8 =

= (264357 - 178,256273 – 5,744427,071 - 70441)/ 2730 = 4,491 кг/с.

Третій підігрівник

G_П7 i_П7 + G_ВВ2 i_ВВ2 + G⁴_ДР i⁴_ДР = G_ВВ3 i_ВВ3 + G³_ДР i³_ДР;

G_П31 = G_П7 = (G_ВВ3 i_ВВ3 - G_ВВ2 i_ВВ2 – G⁴_ДР i⁴_ДР + G³_ДР i³_ДР)/ i_П7 =

= (264428,4 - 264357 – 60525 + 70441)/ 2820 = 6,461 кг/с.

Четвертий підігрівник

G_П6 i_П6 + G_ВВ3 i_ВВ3 + G⁵_ДР i⁵_ДР = G_ВВ4 i_ВВ4 + G⁴_ДР i⁴_ДР;

G_П41 = G_П6 = (G_ВВ4 i_ВВ4 - G_ВВ3 i_ВВ3 – G⁵_ДР i⁵_ДР + G⁴_ДР i⁴_ДР)/ i_П6 =

= (264512,4 - 264428,4 - 50588 + 60525)/ 2940 = 8,257 кг/с.

П’ятий підігрівник

G_П5 i_П5 + G_ВВ4 i_ВВ4 + G⁶_ДР i⁶_ДР = G_ВВ5 i_ВВ5 + G⁵_ДР i⁵_ДР;

G_П51 = G_П5 = (G_ВВ5 i_ВВ5 - G_ВВ4 i_ВВ4 - G⁶_ДР i⁶_ДР + G⁵_ДР i⁵_ДР)/ i_П5 =

= (264575,4 - 264512,4 - 40693 + 50588)/ 3040 = 6,024 кг/с.

Шостий підігрівник

G_П4 i_П4 + G_ВВ5 i_ВВ5 + G⁷_ДР i⁷_ДР = G_ВВ6 i_ВВ6 + G⁶_ДР i⁶_ДР;

G_П61 = G_П4 = (G_ВВ6 i_ВВ6 - G_ВВ5 i_ВВ5 – G⁷_ДР i⁷_ДР + G⁶_ДР i⁶_ДР)/ i_П4 =

= (264680,4 - 264575,4 - 30882 + 40693)/ 3190 = 9,085 кг/с.

Сьомий підігрівник

G_П3 i_П3 + G_ВВ6 i_ВВ6 + G⁸_ДР i⁸_ДР = G_ВВ7 i_ВВ7 + G⁷_ДР i⁷_ДР;

G_П71 = G_П3 = (G_ВВ7 i_ВВ7 - G_ВВ6 i_ВВ6 – G⁸_ДР i⁸_ДР + G⁷_ДР i⁷_ДР)/ i_П3 =

= (264877,8 - 264680,4 - 201071 + 30882)/ 3430 = 16,663 кг/с.

Восьмий підігрівник

G_П2 i_П2 + G_ВВ7 i_ВВ7 + G⁹_ДР i⁹_ДР = G_ВВ8 i_ВВ8 + G⁸_ДР i⁸_ДР;

G_П81 = G_П2 = (G_ВВ8 i_ВВ8 - G_ВВ7 i_ВВ7 – G⁹_ДР i⁹_ДР + G⁸_ДР i⁸_ДР)/ i_П2 =

= (2641066,8 - 264877,8 - 101176 + 201071)/ 3030 = 19,655 кг/с.

Дев’ятий підігрівник

G_П1 i_П1 + G_ВВ8 i_ВВ8 + G¹⁰_ДР i¹⁰_ДР = G_ВВ9 i_ВВ9 + G⁹_ДР i⁹_ДР;

G_П91 = G_П1 = (G_ВВ9 i_ВВ9 - G_ВВ8 i_ВВ8 – G¹⁰_ДР i¹⁰_ДР + G⁹_ДР i⁹_ДР)/ i_П1 =

= (2641171,8 - 2641066,8 - 0 + 101176)/ 3100 = 12,735 кг/с.

Маємо на першій ітерації такі витрати пари на підігрівники:

G_П11 = 11,606 кг/с; G_П21 = 4,491 кг/с; G_П31 = 6,461 кг/с;

G_П41 = 8,257 кг/с.; G_П51 = 6,024 кг/с; G_П61 = 9,085 кг/с;

G_П71 = 16,663 кг/с; G_П81 = 19,655 кг/с; G_П91 = 12,735 кг/с.

= 94,977 кг/с.

Друга ітерація

(Аналогічно першій ітерації)

G³_ДР =- G_П11 - G_П21 = 94,977 - 11,606 - 4,491 = 78,88 кг/с.

G⁴_ДР = G³_ДР - G_П31 = 78,88 – 6,461 = 72,419 кг/с.

G⁵_ДР = G⁴_ДР - G_П41 = 72,419 – 8,257 = 64,162 кг/с.

G⁶_ДР = G⁵_ДР - G_П51 = 64,162 – 6,024 = 58,138 кг/с.

G⁷_ДР = G⁶_ДР - G_П61 = 58,138 – 9,085 = 49,053 кг/с.

G⁸_ДР = G⁷_ДР - G_П71 = 49,053 – 16,663 = 32,39 кг/с.

G⁹_ДР = G⁸_ДР - G_П81 = 32,39 – 19,655 = 12,735 кг/с.

G_К = G_ПГ – (+G_ДР^ОД) = 264 – (94,977 + 5,744) = 163,279 кг/с.

G_ВВ1 = G_К + G_П11 = 163,279 + 11,606 = 174,885 кг/с.

G_П12 = (G_ВВ1 i_ВВ1 - G_В1 i_В1)/ i_П9 =

= (174,885273 - 174,885109,2)/ 2610 = 10,975 кг/с.

G_П22 = (G_ВВ2 i_ВВ2 - G_ВВ1 i_ВВ1 - G^ОД_ДР i^ОД_ДР - G³_ДР i³_ДР)/ i_П8 =

= (264357 - 174,885273 – 5,744427,071 - 78,88441)/ 2730 = 3,394 кг/с.

G_П32 = (G_ВВ3 i_ВВ3 - G_ВВ2 i_ВВ2 – G⁴_ДР i⁴_ДР + G³_ДР i³_ДР)/ i_П7 =

= (264428,4 - 264357 – 72,419525 + 78,88441)/ 2820 = 5,537 кг/с.

G_П42 = (G_ВВ4 i_ВВ4 - G_ВВ3 i_ВВ3 – G⁵_ДР i⁵_ДР + G⁴_ДР i⁴_ДР)/ i_П6 =

= (264512,4 - 264428,4 - 64,162588 + 72,419525)/ 2940 = 7,642 кг/с.

G_П52 = (G_ВВ5 i_ВВ5 - G_ВВ4 i_ВВ4 – G⁶_ДР i⁶_ДР + G⁵_ДР i⁵_ДР)/ i_П5 =

= (264575,4 - 264512,4 - 58,138693 + 64,162588)/ 3040 = 4,628 кг/с.

G_П62 = (G_ВВ6 i_ВВ6 - G_ВВ5 i_ВВ5 – G⁷_ДР i⁷_ДР + G⁶_ДР i⁶_ДР)/ i_П4 =

= (264680,4 - 264575,4 - 49,053882 + 58,138693)/ 3190 = 7,757 кг/с.

G_П72 = (G_ВВ7 i_ВВ7 - G_ВВ6 i_ВВ6 – G⁸_ДР i⁸_ДР + G⁷_ДР i⁷_ДР)/ i_П3 =

= (264877,8 - 264680,4 - 32,391071 + 49,053882)/ 3430 = 17,693 кг/с.

G_П82 = (G_ВВ8 i_ВВ8 - G_ВВ7 i_ВВ7 – G⁹_ДР i⁹_ДР + G⁸_ДР i⁸_ДР)/ i_П2 =

= (2641066,8 - 264877,8 - 12,7351176 + 32,391071)/ 3030 = 22,973 кг/с.

G_П92 = (G_ВВ9 i_ВВ9 - G_ВВ8 i_ВВ8 – G¹⁰_ДР i¹⁰_ДР + G⁹_ДР i⁹_ДР)/ i_П1 =

= (2641171,8 - 2641066,8 - 0 + 12,7351176)/ 3100 = 13,773 кг/с.

Маємо на другій ітерації такі витрати пари на підігрівники:

G_П12 = 10,975 кг/с; G_П22 = 3,394 кг/с; G_П32 = 5,537 кг/с;

G_П42 = 7,642 кг/с; G_П52 = 4,628 кг/с; G_П62 = 7,757 кг/с;

G_П72 = 17,693 кг/с; G_П82 = 22,973 кг/с; G_П92 = 13,773 кг/с.

= 94,372 кг/с.

Третя ітерація

G³_ДР =- G_П1 - G_П2 = 94,372 - 10,975 - 3,394 = 80.003.

G⁴_ДР = G³_ДР - G_П32 = 80.003 - 5,537 = 74,466.

G⁵_ДР = G⁴_ДР - G_П42 = 74,466 - 7,642 = 66,824.

G⁶_ДР = G⁵_ДР - G_П52 = 66,824 - 4,628 = 62,196.

G⁷_ДР = G⁶_ДР - G_П62 = 62,196 - 7,757 = 54,439.

G⁸_ДР = G⁷_ДР - G_П72 = 54,439 - 17,693 = 36,746.

G⁹_ДР = G⁸_ДР - G_П82 = 36,746 - 22,973 = 13,773.

G_К = G_В1 = G_ПГ - (+G_ДР^ОД) = 264 -(94,372+5,744) = 163,884 кг/с.

G_ВВ1 = G_К + G_П12 = 163,884 + 10,975 = 174,859 кг/с.

G_П13 = (G_ВВ1 i_ВВ1 - G_В1 i_В1)/ i_П9 =

= (174,859273 - 174,859109,2)/ 2610 = 10,974 кг/с.

G_П23 = (G_ВВ2 i_ВВ2 - G_ВВ1 i_ВВ1 - G^ОД_ДР i^ОД_ДР - G³_ДР i³_ДР)/ i_П8 =

= (264357 - 174,859273 – 5,744427,071 - 80.003441)/ 2730 = 3,215 кг/с.

G_П33 = (G_ВВ3 i_ВВ3 - G_ВВ2 i_ВВ2 – G⁴_ДР i⁴_ДР + G³_ДР i³_ДР)/ i_П7 =

= (264428,4 - 264357 – 74,466525 + 80.003441)/ 2820 = 5,332 кг/с.

G_П43 = (G_ВВ4 i_ВВ4 - G_ВВ3 i_ВВ3 – G⁵_ДР i⁵_ДР + G⁴_ДР i⁴_ДР)/ i_П6 =

= (264512,4 - 264428,4 - 66,824588 + 74,466525)/ 2940 = 7,476 кг/с.

G_П53 = (G_ВВ5 i_ВВ5 - G_ВВ4 i_ВВ4 – G⁶_ДР i⁶_ДР + G⁵_ДР i⁵_ДР)/ i_П5 =

= (264575,4 - 264512,4 - 62,196693 + 66,824588)/ 3040 = 4,218 кг/с.

G_П63 = (G_ВВ6 i_ВВ6 - G_ВВ5 i_ВВ5 – G⁷_ДР i⁷_ДР + G⁶_ДР i⁶_ДР)/ i_П4 =

= (264680,4 - 264575,4 - 54,439882 + 62,196693)/ 3190 = 7,149 кг/с.

G_П73 = (G_ВВ7 i_ВВ7 - G_ВВ6 i_ВВ6 – G⁸_ДР i⁸_ДР + G⁷_ДР i⁷_ДР)/ i_П3 =

= (264877,8 - 264680,4 - 36,7461071 + 54,439882)/ 3430 = 17,718 кг/с.

G_П83 = (G_ВВ8 i_ВВ8 - G_ВВ7 i_ВВ7 – G⁹_ДР i⁹_ДР + G⁸_ДР i⁸_ДР)/ i_П2 =

= (2641066,8 - 264877,8 - 13,7731176 + 36,7461071)/ 3030 = 24,11 кг/с.

G_П93 = (G_ВВ9 i_ВВ9 - G_ВВ8 i_ВВ8 – G¹⁰_ДР i¹⁰_ДР + G⁹_ДР i⁹_ДР)/ i_П1 =

= (2641171,8 - 2641066,8 - 0 + 13,7731176)/ 3100 = 14,167 кг/с.

Маємо на третій ітерації такі витрати пари на підігрівники:

G_П13 = 10,974 кг/с; G_П23 = 3,215 кг/с; G_П33 = 5,332 кг/с;

G_П43 = 7,476 кг/с; G_П53 = 4,218 кг/с; G_П63 = 7,149 кг/с;

G_П73 = 17,718 кг/с; G_П83 = 24,11 кг/с; G_П93 = 14,167 кг/с.

= 94,359 кг/с.

|G_П13 - G_П12|= |10,974 - 10,975| = 0,001  0,2;

|G_П23 - G_П22|= |3,215 - 3,394| = 0,179  0,2;

|G_П43 - G_П42|= |7,476 - 7,642| = 0,166  0,2;

|G_П73 - G_П72|= |17,718 - 17,693| = 0,025  0,2.

(1, 2, 4, та 7-ий підігрівники далі не розраховуються).

Четверта ітерація

G³_ДР =- G_П13 - G_П23 = 94,359 - 10,974 - 3,215 = 80,17.

G⁴_ДР = G³_ДР - G_П33 = 80,17 - 5,332 = 74,838.

G⁵_ДР = G⁴_ДР - G_П43 = 74,838 - 7,476 = 67,362.

G⁶_ДР = G⁵_ДР - G_П53 = 67,362 - 4,218 = 63,144.

G⁷_ДР = G⁶_ДР - G_П63 = 63,144 - 7,149 = 55,995.

G⁸_ДР = G⁷_ДР - G_П73 = 55,995 - 17,718 = 38,277.

G⁹_ДР = G⁸_ДР - G_П83 = 38,277 - 24,11 = 14,167.

G_К = G_В1 = G_ПГ-(+G_ДР^ОД) = 264 - (94,359+5,744) = 163,897 кг/с.

G_ВВ1 = G_К + G_П13 = 163,897 + 10,974 = 174,871 кг/с.

G_П34 = (G_ВВ3 i_ВВ3 - G_ВВ2 i_ВВ2 – G⁴_ДР i⁴_ДР + G³_ДР i³_ДР)/ i_П7 =

= (264428,4 - 264357 – 74,838525 + 80,17441)/ 2820 = 5,289 кг/с.

G_П54 = (G_ВВ5 i_ВВ5 - G_ВВ4 i_ВВ4 – G⁶_ДР i⁶_ДР + G⁵_ДР i⁵_ДР)/ i_П5 =

= (264575,4 - 264512,4 - 63,144693 + 67,362588)/ 3040 = 4,106 кг/с.

G_П64 = (G_ВВ6 i_ВВ6 - G_ВВ5 i_ВВ5 – G⁷_ДР i⁷_ДР + G⁶_ДР i⁶_ДР)/ i_П4 =

= (264680,4 - 264575,4 - 55,995882 + 63,144693)/ 3190 = 6,925 кг/с.

G_П84 = (G_ВВ8 i_ВВ8 - G_ВВ7 i_ВВ7 – G⁹_ДР i⁹_ДР + G⁸_ДР i⁸_ДР)/ i_П2 =

= (2641066,8 - 264877,8 - 14,1671176+38,2771071)/ 3030 = 24,498 кг/с.

G_П94 = (G_ВВ9 i_ВВ9 - G_ВВ8 i_ВВ8 – G¹⁰_ДР i¹⁰_ДР + G⁹_ДР i⁹_ДР)/ i_П1 =

= (2641171,8 - 2641066,8 - 0 + 14,1671176)/ 3100 = 14,316 кг/с.

Маємо на четвертій ітерації такі витрати пари на підігрівники:

G_П34 = 5,289 кг/с; G_П54 = 4,106 кг/с; G_П64 = 6,925 кг/с;

G_П84 = 24,498 кг/с; G_П94 = 14,316 кг/с.

= 94,517 кг/с.

|G_П34 - G_П33|= |5,289 - 5,332| = 0,043  0,2;

|G_П54 - G_П53|= |4,106 - 4,218| = 0,112  0,2;

|G_П94 - G_П93|= |14,316 - 14,167| = 0,149  0,2.

(3, 5, та 9-ий підігрівники далі не розраховуються).

П’ята ітерація

G³_ДР =- G_П14 - G_П24 = 94,517 – 10,974 - 3,215 = 80,328.

G⁴_ДР = G³_ДР - G_П34 = 80,328 - 5,289 = 75,039.

G⁵_ДР = G⁴_ДР - G_П44 = 75,039 - 7,476 = 67,563.

G⁶_ДР = G⁵_ДР - G_П54 = 67,563 - 4,106 = 63,457.

G⁷_ДР = G⁶_ДР - G_П64 = 63,457 - 6,925 = 56,532.

G⁸_ДР = G⁷_ДР - G_П74 = 56,532 - 17,718 = 38,814.

G⁹_ДР = G⁸_ДР - G_П84 = 38,814 - 24,498 = 14,316.

G_К = G_В1 = G_ПГ-(+G_ДР^ОД) = 264 - (94,517+5,744) = 163,739 кг/с.

G_ВВ1 = G_К + G_П14 = 163,739 + 10,974 = 174,713 кг/с.

G_П65 = (G_ВВ6 i_ВВ6 - G_ВВ5 i_ВВ5 – G⁷_ДР i⁷_ДР + G⁶_ДР i⁶_ДР)/ i_П4 =

= (264680,4 - 264575,4 - 56,532882 + 63,457693)/ 3190 = 6,845 кг/с.

G_П85 = (G_ВВ8 i_ВВ8 - G_ВВ7 i_ВВ7 – G⁹_ДР i⁹_ДР + G⁸_ДР i⁸_ДР)/ i_П2 =

= (2641066,8 - 264877,8 - 14,3161176+38,8141071)/ 3030 = 24,630 кг/с.

Маємо на п’ятій ітерації такі витрати пари на підігрівники:

G_П65 = 6,845 кг/с; G_П85 = 24,630 кг/с.

= 94,57 кг/с.

|G_П65 - G_П64|= |6,845 - 6,925| = 0,08  0,2;

|G_П85 - G_П84|= |24,630 - 24,498| = 0,132  0,2.

(Досягнуто необхідної точності для всіх підігрівників).

Таблиця G_Пі , кг/с = f(N) ітерації:

Таблиця 6.1.

6.Тепловий розрахунок турбоприводу живильного насосу

Потужність живильного насосу:

V_ж.в. = 0,001 м³/кг;

Р_ж.н. = P_ввжн – P_вжн= Р_пг1,25 + 3·0.2 – 1,8 = 35,05 МПа;

_ж.н. = 0,75;

G_ж.в. = G_пг = 264 кг/с;

12337,6 кВт.

Пар на ТПН беремо з третього відбору і повертаємо в сьомий.

Потужність турбоприводу живильного насосу:

= 12589,4 кВт.

Б
удуємо процес розширення пари в ТПН:

Н⁰_ТПН = і₃ - і^ТПН_вихл = 3430 – 2760 = 670 кДж/кг;

Н^дійсн_ТПН = Н⁰_ТПН_ТПН = 670 0,8 = 536 кДж/кг.

Витрата пари на ТПН:

23,488 кг/с.

7.Визначення потужності турбіни та електричного генератора

Р
озрахунок витрати пари на відсіки турбіни:

G₀ = G_ПГ = 264 кг/с;

G₁ = G₀ – G_П9 = 264 – 14,316 = 249,684 кг/с;

G₂ = G₁ – G_П8 = 249,684 – 24,630 = 225,054 кг/с;

G₃ = G₂ – G_П7 – G_ТПН = 225,054 – 17,718 – 23,488 = 183,848 кг/с;

G₄ = G₃ – G_П6 – G_ПБ = 183,848 – 6,845 – 2,253 = 174,75 кг/с;

G₅ = G₄ – G_П5 = 174,75 – 4,106 = 170,644 кг/с;

G₆ = G₅ – G_П4 – G_ОБ = 170,644 – 7,476 – 3,491 = 159,677 кг/с;

G₇ = G₆ – G_П3 + G_ТПН = 159,677 – 5,289 + 23,488 = 177,876 кг/с;

G₈ = G₇ – G_П2 = 177,876 – 3,215 = 174,661 кг/с;

G₉ = G₈ – G_П1 = 174,661 – 10,974 = 163,687 кг/с.

Знайдемо роботу по ділянкам турбіни:

i₀ = i₀ – i₁ = 3450 – 3100 = 350 кДж/кг;

i₁ = i₁ – i₂ = 3100 – 3030 = 70 кДж/кг;

i₃ = i_ПП – i₃ = 3670 – 3430 = 240 кДж/кг;

i₄ = i₃ – i₄ = 3430 – 3190 = 240 кДж/кг;

i₅ = i₄ – i₅ = 3190 – 3040 = 150 кДж/кг;

i₆ = i₅ – i₆ =3040 – 2940 = 100 кДж/кг;

i₇ = i₆ – i₇ = 2940 – 2820 = 120 кДж/кг;

i₈ = i₇ – i₈ = 2820 – 2730 = 90 кДж/кг;

i₉ = i₈ – i₉ = 2730 – 2610 = 120 кДж/кг;

i₁₀ = i₉ – i^цнт_вихл =2610 – 2340 = 270 кДж/кг.

Потужність ділянок турбіни:

N₀ = G₀i₀ = 264350 = 92400 кВт;

N₁ = G₁i₁ = 249,68470 = 17477,88 кВт;

N₃ = G₂i₃ = 225,054240 = 54012,96 кВт;

N₄ = G₃i₄ = 183,848240 = 44123,52 кВт;

N₅ = G₄i₅ = 174,75150 = 26212,5 кВт;

N₆ = G₅i₆ = 170,644100 = 17064,4 кВт;

N₇ = G₆i₇ = 159,677120 = 19161,24 кВт;

N₈ = G₇i₈ = 177,87690 = 16008,84 кВт;

N₉ = G₈i₉ = 174,661120 = 20959,32 кВт;

N₁₀ = G₉i₁₀ = 163,687270 = 44195,49 кВт.

N_турб= N₁ + N₃ + N₄ + N₅ + N₆ + N₇ + N₈ + N₉ + N₁₀ =

= 351616,15 кВт = 351,6 МВт;

N_ег = N_турб·_мех·_г·_сн = 351616,150.980.990.96 =

= 327492,47 кВт = 327,5 МВт.

8.Визначення техніко-економічних показників блоку

i_жв = i_вв9 = 1171,8 кДж/кг;

Q_пг = G_пг·(i₀ - i_жв) = 264·(3450 - 1171,8) = 601444,8 кВт;

G_пп = G₂ = 225,054 кг/с;

Q_пп = G_пп·(i_пп - ) = 225,054·(3670 - 3028,8) = 144304,6248 кВт;

Q = Q_пг+ Q_пп - Q_тфу= 601444,8 + 144304,6 – 15000 = 730749,4 кВт;

N = N_ег·_пг·_тр = 327492,47·0.91·0.98 = 292057,8 кВт.

ККД блока:

Визначимо питому витрату тепла:

.

Питома витрата умовного палива:

9.Конструкторські та гідравлічні розрахунки бойлерів ТФУ

Загальні початкові дані:

Розрахунок основного бойлера.

Дані, знайдені в п.3:

G_св = 44.643 кг/с

i_в =306.6 кДж/кг

i_вв=504 кДж/кг

t_в=73 °C

t_вв=120 °C

t_s=125 °C

Кількість трубок в одному вході: шт.

Кількість отворів в трубних дошках: шт.

Діаметр трубної дошки: м.

Діаметр корпуса підігрівника: м.

Теплове навантаження підігрівника: кВт.

Середньологарифмічний температурний напір: .

Середня температура води: .

Число Рейнольдса: .

Коефіцієнт тепловіддачі від пари до стінки:

Термічний опір:

Середній діаметр: м.

Схована теплота пароутворення: Термічний опір стінки:

Термічна провідність стінки:

Перше наближення по температурі стінки:

Температура конденсату:

Температурна різниця “пара-стінка":

Комплекс A:

Коефіцієнт тепловіддачі:

Термічний опір:

Коефіцієнт теплопередачі:

Поверхня теплообміну:

Друге наближення по температурі стінки:

Третє наближення по температурі стінки:

Четверте наближення по температурі стінки:

Загальна довжина труб:

Розрахункова довжина труб одного ходу:

Довжина труб, зайнятих перегорожами і трубними дошками:

Максимальний радіус гину труби:

Максимальна довжина труб:

Довжина прямої ділянки труби:

Швидкість в патрубку:

Число Рейнольдса:

Коефіцієнт: Коефіцієнт втрат патрубка:

Втрати по всій довжині:

Гідравлічні втрати в патрубках:

Коефіцієнт втрат по трубках:

Сумарні втрати по трубах:

Гідравлічний опір труб поверхні теплообміну:

Сумарні втрати:

Зміна потужності сітьових насосів:

Затрати на виробку електроенергії на замінюючій електростанції:

Капіталовкладення в сітьові підігрівники:

Втрати на сітьові підігрівники:

Сумарні затрати:

Розрахунок пікового бойлера

Дані, знайдені в п.3:

G_в = 44,643 кг/с;

i_в=504 кДж/кг;

i_вв=630 кДж/кг;

t_в=120 °C;

t_вв=150 °C;

t_s=165 °C.

Кількість трубок в одному вході: шт.

Кількість отворів в трубних дошках: шт.

Діаметр трубної дошки: м.

Діаметр корпуса підігрівника: м.

Теплове навантаження підігрівника: кВт.

Середньологарифмічний температурний напір: .

Середня температура води: .

Число Рейнольдса: .

Коефіцієнт тепловіддачі від пари до стінки: Термічний опір:

Середній діаметр: м.

Схована теплота пароутворення: Термічний опір стінки:

Термічна провідність стінки:

Перше наближення по температурі стінки:

Температура конденсату:

Температурна різниця “пара-стінка":

Комплекс A:

Коефіцієнт тепловіддачі:

Термічний опір:

Коефіцієнт теплопередачі:

Поверхня теплообміну:

Друге наближення по температурі стінки:

Третє наближення по температурі стінки:

Четверте наближення по температурі стінки:

П’яте наближення по температурі стінки:

Загальна довжина труб:

Розрахункова довжина труб одного ходу:

Довжина труб, зайнятих перегорожами і трубними дошками:

Максимальний радіус гину труби:

Максимальна довжина труб:

Довжина прямої ділянки труби:

Швидкість в патрубку:

Число Рейнольдса:

Коефіцієнт: Коефіцієнт втрат патрубка:

Втрати по всій довжині:

Гідравлічні втрати в патрубках:

Коефіцієнт втрат по трубках: Сумарні втрати по трубах:

Гідравлічний опір труб поверхні теплообміну:

Сумарні втрати:

Зміна потужності сітьових насосів:

Затрати на виробку електроенергії на замінюючій електростанції:

Капіталовкладення в сітьові підігрівники:

Втрати на сітьові підігрівники:

Сумарні затрати:

10.Розрахунок конденсаційної установки

Загальні початкові дані:

Таблиця 11.1

Дані, знайдені в п.3: i_п = i_к = = 2343,76 кДж/кг.

Витрата пари на конденсатор, знайдена в п.8:

G_K = G₉ = 163,6873600 = 589273,2 кг/год.

Коефіцієнт поправки на температуру:

Коефіцієнт поправки на число ходів:

Коефіцієнт поправки на швидкість води:

Коефіцієнт теплопередачі:

Комплекс:

Кратність охолодження:

Масова витрата охолоджуючої води:

Нагрів води:

Температура води на виході:

Температурний напір:

Середній температурний напір:

Теплота, що передається:

Поверхня теплообміну:

м².

Питоме парове навантаження:

d_к = G_к /F_к = 589273,2 /8206 = 71,814 кг/(м²год).

Кількість труб:

шт.

Діаметр трубної дошки:

м.

Гідравлічний опір:

Паровий опір:

Відношення

Потужність циркуляційних насосів:

кВт.

Активна площа водосховища:

км².

Витрати на техводопостачання:

грн./рік.

Витрати на конденсатори:

грн./рік.

Витрати на електроенергію насосів:

грн./рік.

11.Додаток

Задача № 1. (№ 1, стор. 45).

Газ – повітря з початковою температурою t₁ = 27С стискається в одноступеневому поршневому компресорі від тиску р₁ = 0,1 МПа до тиску р₂. Стиск може відбуватися по ізотермі, адіабаті та політропі з покажчиком політропи n. Визначити для кожного з трьох процесів стиску кінцеву температуру газу t₂, відведену від газу теплоту Q, кВт, та теоретичну потужність компресора, якщо його паропродуктивність G. Подати зведену таблицю. Дані, необхідні для розв’язку задачі, вибрати з таблиці 13. Розрахунок вести без врахування залежності теплоємності від температури.

T₂, Q, N – ?

Розв’язок:

1). Ізотермічний процес. t₁ = t₂ = 27C; U = 0;

Дж/кг;

Дж/кг;

Вт;

Дж/(кггр);

Потужність приводу:

Вт.

2). Адіабатичний процес. ; k_{повітря} = 1,4; q = 0.

K;

Дж/кг;

Дж/кг;

кВт.

3). Політропний процес. ;

K;

Дж/кг;

Дж/кг;

Дж/кг;

Вт;

Вт.

Зведена таблиця:

Задача № 4, (№4, стор. 47).

Визначити поверхню нагріву рекуперативного газоповітряного теплообмінника при прямоточній та протиточній схемах руху теплоносіїв, якщо об’ємна витрата повітря, що нагрівається при нормальних умовах V_н, середній коефіцієнт теплопередачі від продуктів згоряння до повітря К, початкові і кінцеві температури продуктів згоряння та повітря відповідно t'₁, t''₁, t'₂, t''₂. дані необхідні для вирішення задачі, вибрати з табл. 16.

Розв’язок:

Поверхня нагріву, м²:

Масова витрата повітря:

Теплоємність повітря: С_рп = 1,03 кДж/кг;

Потік тепла від газу до повітря:

Q = C_pпm_пt_п = 1,030,215(300 – 20) = 62 кВт;

Середня логарифмічна різниця температур:

а). Прямоток:

а). Протиток:

Задача № 3. (№1, стор. 48).

Задано паливо та паропродуктивність котельного агрегату D. Визначити склад робочої маси палива та його найменшу теплоту згоряння, спосіб спалення палива, тип топки, значення коефіцієнта надлишку повітря в топці _т та на виході з котлоагрегату _ух по величині присоса повітря по газовому тракту (); знайти необхідну кількість повітря для згоряння 1 кг (1 м³) палива і об’єми продуктів згоряння при _ух, а також ентальпію газів при заданній температурі t_ух. Вихідні дані, необхідні для розв’язку задачі, прийняти з табл. 17.

Вказівка. Елементарний склад і нижча теплота згоряння палива, а також рекомендації щодо вибору топки і коефіцієнта надлишку повітря в топці приведені в додатках 5-8 методичних вказівок.

Розв’язок:

W^P = 18; A^P = 29,5; S^P = 1; C^P = 37,3; H^P = 2,8;

N^P = 0,9; O^P = 10,5; =13,9 МДж/кг.

Тип топки – шахтно-млинова.

Коефіцієнт надлишку повітря в топці: _Т = 1,25.

Коефіцієнт надлишку повітря за котлом:  = _Т +  = 1,25 + 0,15 = 1,4.

Теоретична кількість повітря:

V⁰ = 0,089C^P + 0,265H^P + 0,033(S^P - O^P) =

= 0,08937,3 + 0,2652,8 + 0,033(1 – 10,5) = 3,75 м³/кг;

Об’єм надлишкового повітря:

V = ( - 1)V⁰ = (1,4 – 1)3,75 = 1,5 м³/кг;

Теоретичний об’єм трьохатомних газів:

V_RO2 = 0,0186(C^P + 0,375S^P) = 0,0186(37,3 + 0,3751) = 0,701 м³/кг;

Теоретичний об’єм двохатомних газів:

V_R2 = 0,79V⁰ + 0,008N^P = 0,793,75 + 0,0080,9 = 2,97 м³/кг;

Дійсний об’єм сухих газів:

V_сг = V_RO2 + V_R2 + V = 0,701 + 2,97 + 1,5 = 5,171 м³/кг;

Теоретичний об’єм водяної пари:

V_H2O = 0,0124(9H^P + W^P) + 0,0161 V⁰ =

= 0,0124(92,8 + 18) + 0,01613,75 = 0,596 м³/кг;

Загальний об’єм газів:

V = V_сг + V_H2O = 5,171 + 0,596 = 5,767 м³/кг;

Ентальпія газів:

I_ух = [(V_iC_i)]t_ух = (V_RO2C_RO2 + V_R2C_R2 + V_H2OC_H2O + VC_B)t_ух.

Об’ємна теплоємність сухих газів, водяної пари та повітря при t_ух = 130C, кДж/(м³гр): C_RO2 = 1,8; C_R2 = 1,3; C_H2O = 1,52; C_B = 1,3.

I_ух = (0,7011,8 + 2,971,3 + 0,5961,52 + 1,51,3)130 = 1037,2 кДж/кг.

Задача № 2. (№2, стор. 46).

Водяний пар з початковим тиском р₁ = 3 МПа та ступенем сухості х₁ = 0,95 надходить в пароперегрівач, де його температура підвищується на t; після перегрівача пар ізотропно розширюється в турбіні до тиску р₂. Визначити (по hs – діаграмі) кількість теплоти (на 1 кг пара), підведеної до нього в пароперегрівачі, роботу циклу Ренкіна та ступінь сухості пара х₂ в кінці розширення. Визначити також термічний ККД циклу. Визначити роботу циклу і кінцеву ступінь сухості, якщо після пароперегрівача пар дроселюється до тиску р₁’. Дані, необхідні для вирішення задачі, вибрати з таблиці 14.

Розв’язок:

і₀ = 2635 кДж/кг; t₁’ = 140C;

t_пп = t₁’ + t = 140 + 235 = 375C;

i_пп = 3240 кДж/кг;

q_пп = i_пп – i₀ = 3240 – 2635 = 605 кДж/кг;

x₂ = 0,912; i_K = 2340 кДж/кг;

l = i_пп - i_K = 3240 – 2340 = 900 кДж/кг;

t_K’ = 24C;

i_K’ = C_PBt_K’ = 4,224 = 100,8 кДж/кг;

q = i_пп - i_K’ = 3240 – 100,8 = 3139,2 кДж/кг;

_у = l /q = 900 /3139,2 = 0,29.

P_др = 0,5 МПа; i_K^др = 2300 кДж/кг; х₂^др = 0,9.

l_др = i_пп – i_К^др = 3240 – 2300 = 940 кДж/кг.

Задача № 5. (№4, стор. 50).

Визначити діаметр циліндру і ход поршня чотирьохтактного .ДВЗ по відомим значенням ефективної потужності , середнього індикаторного тиску, механічного ККД , кількості обертів двигуна і відношення . Розрахувати годинну і ефективну питому витрату палива, якщо індикаторний ККД двигуна , а нижча теплота згоряння МДж/кг. Вихідні дані, необхідні для розв’язку задачі, наведені в таблиці.

Розв’язок:

Робочий об’єм циліндра:

Витрата палива:

де - індикаторна потужність:

Ефективна питома витрата палива:

Задача № 7. (№3, стор. 47).

По горизонтально розташованій металевій трубі [ = 20 Вт/(мК)] зі швидкістю  тече вода, яка має температуру t_в. зовні труба охолоджується оточуючим повітрям, температура якого t_пов, тиск 0,1 МПа. Визначити коефіцієнти тепловіддачі ₁ і ₂ відповідно від води до стінки труби та від стінки труби до повітря; коефіцієнт теплопередачі та тепловий потік q₁, віднесений до 1 м труби довжини труби, якщо внутрішній діаметр труби дорівнює d₁, а зовнішній – d₂. Дані, необхідні для розв’язку задачі, вибрати з таблиці 15.

Розв’язок:

Лінійний тепловий потік:

- коефіцієнт теплопередачі, для циліндричної стінки:

Критерій Рейнольдса для води:

; .

Так як то . Критерій Прандтля = 1,05.

Для знаходження ₁ знайдемо добуток GrPr.

Для повітря з t = 18С: P_r = 0,7; V = 13,610^-6 м²/с;

 = 2,4610^-2 Вт/(мград).

;

 = 1/T; t  t_В – t_ПОВ = 120 – 18 = 102C;

GrPr = 0,7127,510⁶ = 89,2510⁶; (GrPr)  10⁹;

Nu = 0,5(GrPr)^0,25(Pr /Prст)^0,25 = 0,5(89,2510⁶)^0,25(0,7 /1,05)^0,25 = 52,5.

102 = 416,364 Вт/м.

Задача № 6.

Із ємності при температурі Т = 470 К і тиску р₁ = 30 бар витікає 1 кг кисню через сопло, яке звужується, в середовище із тиском р₂ = 20 бар. Визначити швидкість витікання і масову витрату кисню (кг/с), якщо площа вихідного сопла f = 30 мм.

Розв’язок:

Співвідношення тисків:

Початковий об’єм:

Швидкість витікання:

Масова витрата кисню:

12.Висновки

В даній курсовій роботі на тему “Розрахунок теплової схеми і устаткування блоку 300 МВт” було виконано розрахунки в таких обсягах:

1. Розраховано процес розширення пари в турбіні:

i₀ = 3450 кДж/кг; i_пп = 3670 кДж/кг;

i₁ = 3100 кДж/кг; = 3028,8 кДж/кг;

i₂ = 3028,8 кДж/кг. = 2941 кДж/кг;

i₃ = 3430 кДж/кг; = 2343,76 кДж/кг;

i₄ = 3190 кДж/кг;

i₅ = 3040 кДж/кг;

i₆ = 2941 кДж/кг.

i₇ = 2820 кДж/кг;

i₈ = 2730 кДж/кг;

i₉ = 2610 кДж/кг.

2. Розраховані термодинамічні параметри підігрівників живильної та сітьової води.

3. Виконано тепловий розрахунок теплофікаційної установки:

t_осв=70°C

t_псв==150°C

=73°C

=120°C

t'_пб= t'₄ = 165°C

t'_об= t'₆ = 125°C

= i₄ = 3190 кДж/кг

= i₆ = 2940 кДж/кг

G_СВ = 44,643 кг/с.

= 504 кДж/кг;

= 630 кДж/кг;

= 693 кДж/кг.

G^ПБ_П = 2,253 кг/с.

= 306.6 кДж/кг;

= 525 кДж/кг.

G^ОБ_ДР = 5,744 кг/с.

G^ОБ_П = 3,491 кг/с.

i_осв= 294 кДж/кг.

i^ОД_ДР = 427,071 кДж/кг.

t^ОД_ДР = 101,7C.

4. Визначено витрати пари на підігрівники живильної води:

G_ПГ = 264 кг/с.

G_П1 = 10,974 кг/с; G_П2 = 3,215 кг/с; G_П3 = 5,289 кг/с;

G_П4 = 7,476 кг/с; G_П5 = 4,106 кг/с; G_П6 = 6,845 кг/с;

G_П7 = 17,718 кг/с; G_П8 = 24,63 кг/с; G_П9 = 14,316 кг/с.

5. Зроблено тепловий розрахунок турбоприводу живильного насосу:

Р_ж.н. = 35,05 МПа; 12,337 МВт.

12,589 МВт; 23,488 кг/с.

6. Визначено потужність турбіни та електричного генератора:

N_турб= 351,6 МВт; N_ег = 327,5 МВт.

7. Визначено техніко-економічні показники блоку:

N = 292,06 МВт;

.

8. Проведено конструкторські та гідравлічні розрахунки бойлерів ТФУ:

;

9. Виконано розрахунок конденсаційної установки:

м²; ;

; кВт.

10. Як додаток до курсової роботи розв’язано типові задачі.

13.Список використаної літератури

1. Балахонцев Е.В., Верес А.А. Теплотехника: Методические указания (с программой) и контрольные задания для студентов – заочников инженерно-технических специальностей. – М.: Высш. шк., 1986. – 62 с.

2. Головченко О.М., Налбандян Д.Б. Ігрове проектування енергетичного обладнання: Навчальний посібник для студентів енергетичних спеціальностей. – К.: УМК ВО, 1988. – 233 с.

Р
ис. 1. Технологічна схема ТЕС.

П – повітря; ЕЕ – електроенергія;

ПГ – паливне господарство; ПП – підготовка палива;

ДВ – дуттьовий вентилятор; ПГ – парогенератор;

ДГ – димові гази; ПУ – пилоуловлювачі;

ДС – димосос; ДТр – димова труба;

БГ – багерні насоси; ПВ – пилошлаковідвал;

ГП – гострий пар; Т – турбіна;

ГТ – головний трансформатор; ЕГ – електрогенератор;

КР – конденсатор; ВО – водоохолоджувач;

ЦН – циркуляційний насос; КН – конденсатний насос;

ТФУ – теплофікаційна установка; ХВО – хімводоочистка;

ПНТ – підігрівач низького тиску; Д – деаератор;

ПВТ – підігрівач високого тиску; ЖН – живильний насос;

ВРП – відкритий розподільчий пристрій; ЖВ – живильна вода.

К
-300-240-2 ХТГЗ

ПИТАННЯ НА ІСПИТ

1. Технологічна схема ТЕС.

2. Термічні параметри.

3. Калоричні параметри.

4. Засоби вимірювання тисків. Схема мембранного дифманометра. Схема манометра МЕД.

5. Вимірювання витрат. Звужуючи пристрої, ротометри.

6. Вимірювання температур. Термопари. Компенсаційний метод вимірювань. Схема автоматичного потенціометра КСП4.

7. Вимірювання температур. Термометри опору. Мостова схема вимірювання опору. Схема автоматичного врівноваженого моста КСМ2.

8. Вимірювання температур. Схема логометра.

9. Hагнiтачi. Типи, область застосування, переваги та недоліки об’ємних та лопатевих нагнiтальникiв. Коефiцiєнт швидкохідності.

10. Унiвеpсальнi характеристики нагнітачів. Перерахунок характеристик лопатевих нагнiтальникi. Унiвеpсальнi характеристики нагнiтальникiв.

11. Характеристики мереж. Метод накладання характеристик. Вплив змін в мережі на характеристики нагнiтальникiв.

12. Сумісна робота нагнiтальникiв. Помпаж. Визначення висоти всмоктування. Кавітація.

13. Термічне рівняння стану ідеального газу. Теплоємність. Термодинамічні параметри.

14. Перший закон термодинаміки.

15. Методика дослідження термодинамічних процесів. Iзохоpний, iзобаpний, iзотеpмiчний, адiабатний, полiтpопний процеси.

16. Другий закон термодинаміки. Прямий та зворотний цикли Каpно.

17. Реальні гази та пари.

18. Водяна пара. Процеси пароутворення в Т-S діаграмі. Теплота пароутворення. Міра сухості. Калоричні параметри пари.

19. H-S (I-S) діаграма водяної пари і процеси в ній.

20. Цикл Ренкіна і схема ПТУ. ККД циклу Ренкіна. Питома витрата пари та умовного палива.

21. Вплив початкових та кінцевих паpаметpiв пари на ККД циклу Ренкiна.

22. Засоби підвищення ефективності циклу Ренкіна. Регенеративний підігрів живильної води. Проміжний перегрів пари. Теплофікація.

23. Принципова теплова схема ПТУ та методика її розрахунку.

24. Показники економічності ТЕС.

25. Палива, їх склад, характеристики.

26. Кінетика горіння палива. Детонація. Октанове число.

27. Тверде, рідке, газоподібне паливо.

28. Визначення витрати повітря на згоряння палива.

29. Визначення об`ємів продуктів згоряння палива.

30. Паливне господарство Тес. Схема пилоприготування.

31. Топки

32. Пальники

33. Тепловий баланс котельного агрегату. Складові теплового балансу та єх характеристики.

34. ККД котла.

35. Питання експлуатації котла.

36. Схема котельних установок. Переваги, недоліки схем котлів. Рухаючий напір. Кратність циркуляції.

37. Схема парогенератора з природною циркуляцією.

38. Теплова схема прямотокового парогенератора.

39. Види теплообміну. Теплопровідність. Закон Фур'є.

40. Конвективний теплообмін. Закон Ньютона-Ріхмана.

41. Граничний шар. Режими течії.

42. Основи теорії подібності. Критерії подібності. Теорема подібності. Моделювання.

43. Тепловіддача при вимушеному русі рідини в трубах.

44. Тепловіддача при вільному русі вздовж гарячої поверхні.

45. Тепловіддача при кипінні. Режими кипіння.

46. Тепловіддача при конденсації.

47. Теплопередача.

48. Теплообмінні апарати. Розрахунок трубчастого теплообмінника.

СРС

49. Теплопередача. Чим відрізняється теплопередача від тепловіддачі? При 1>>2 який коефіцієнт тепловіддачі необхідно збільшити для збільшення коефіцієнту теплопередачі К?

50. Турбіни. Що таке "міра реактивності" ? Зобразити графік ол=f(U/C) для активного східця тиску. Від яких втрат залежить ол- відносний лопаточний ККД? Пояснити, чому турбіни необхідно виготовляти багатоступінчастими. Для чого служать регулюємо та перегулюємо відбори пари? Що таке турбіна з протитиском?

51. Зобразити схему i цикл ГТУ, яка працює по циклу Брайтона(p=const) Назвати значення характеристик параметрів сучасних ГТУ: тиск і температуру Газа перед турбіною, коефіцієнт надлишку повітря в камері згоряння, ефективний ККД ГТУ. Переваги і недоліки ГТУ.

52. Двигуни внутрішнього згоряння ДВЗ .Опишіть робочі процеси карбюраторних і дизельних двигунів, назвіть значення характерних параметрів. Які недоліки та переваги обох типів двигунів, їх області використання.

53. Які функції карбюратора на двигуні? Зобразити індикаторні діаграми чотирьох- і двохтактних двигунів. Що таке середньоіндикаторний тиск? Що таке надув ДВЗ?

54. ТЕС, АЕС. Схеми, устаткування, параметри.

55. Особливості одноконтурних і двоконтурних АЕС. Які параметри пари на АЕС?

56. Поршневий компресор. Чи можна в односхідцевому компресорі отримати будь який тиск ? Як впливає шкідливий простір на продуктивність компресора?

57. Холодильні установки. Який параметр характеризує ефективність холодильної установки? Відобразити схему і цикл повітряної холодильної установки. Відобразити схему i цикл паpокомпpесiйної холодильної установки.

58. Як працює тепловий насос, його схема.

59. Теплопровідність. Як передається теплота в процесі теплопровідності? Основний закон теплопровідності (закон Фур'є).

60. Який закони розподілу температур по товщині плоскої та циліндричної стінок? Чи завжди із збільшенням товщини шару ізоляції циліндричної труби тепловий потік через трубу зменшується?

61. Конвекція. Сформулюйте основний закон тепловіддачі конвекцією (закон H'ютона-Рiхмана). Який критерій характеризує вільну конвекцію? Що характеризує критерій Нуссельта Nu, Рейнольдcа Re?

62. В чому особливості тепловіддачі при кипінні води і конденсації водяної пари? Критичний тепловий потiк, бульбашковий та плівочний режими кипіння.

Міністерство освіти і науки України

Вінницький державний технічний університет

Факультет ЕЕМ

Кафедра ТЕГІЗБ

Розрахунок теплової

схеми і устаткування

блока 370 МВт

Курсова робота

з дисципліни “Теплоенергетичне устаткування”

Керівник: асист. _______________________________________ О.Ю. Співак

Студент гр. 2ЕСЕ-99 _________________________________ Степлюк М.О.

2001

“ЗАТВЕРДЖУЮ”

Зав. каф. ТЕГІЗБ

проф. ________________ С.Й. Ткаченко

“___” ________________ 2001р.

Завдання до курсової роботи

Розрахувати теплову схему блоку ТЕС потужністю ______ МВт та визначити головні конструктивні характеристики теплофікаційних та конденсаційної установок в обсязі:

1 Розрахувати процес розширення газу в турбіні.

2 Розрахувати термодинамічні параметри підігрівників мережевої та живильної води.

3 Провести тепловий розрахунок теплофікаційної установки.

4 Визначити витрати пари на підігрівники живильної установки.

5 Виконати тепловий розрахунок турбоприводу живильного насосу.

6 Визначити потужність турбіни та електрогенератора.

7 визначити техніко-економічні показники блоку.

8 Виконати конструкторські та гідравлічні розрахунки конденсаційної установки.

9 Виконати конструкторські та гідравлічні розрахунки бойлера теплофікаційної установки.

Чисельні характеристики завдання вказанні в таблиці 1

Таблиця 1

Дата захисту: “____”________________________

Завдання видав: _________________________ О.Ю. Співак

“____”_______________ 2001 р.

Завдання прийняв: ___________________

“____”_______________ 2001 р.

"ЗАТВЕРДЖУЮ"

Зав. каф. ТЕГІЗБ

проф.дтн.________С.Й. Ткаченко

“__”_____________2001р.

Завдання до курсової роботи

Розрахувати теплову схему блоку ТЕС потужністю ____ МВт та визначити головні конструктивні характеристики теплофікаційних та конденсаційної установок в обсязі:

1 Розрахувати процес розширення газу в турбіні.

2 Розрахувати термодинамічні параметри підігрівників мережевої та живильної води.

3 Провести тепловий розрахунок теплофікаційної установки.

4 Визначити витрати пари на підігрівники живильної установки.

5 Виконати тепловий розрахунок турбоприводу живильного насосу.

6 Визначити потужність турбіни та електрогенератора.

7 визначити техніко-економічні показники блоку.

8 Виконати конструкторські та гідравлічні розрахунки конденсаційної установки,

9 Виконати конструкторські та гідравлічні розрахунки бойлера теплофікаційної установки.

Чисельні характеристики завдання вказанні в таблиці 1

Таблиця 1

Дата захисту: “__”_____________ 2001 р.

Завдання видав:_______________ О.Ю.Співак

“__”_____________ 2001р.

Завдання прийняв:_____________ Степлюк М.О.

“__”_____________ 2001р.