Для оценки эффективности ПТУ. Тепловой баланс ПТУ

На рис. 9.13 представлен действительный цикл Ренкина 1-2 -2' (без учета затраты работы на насос):

1-2 — необратимый адиабатный процесс расшире­ния пара в турбине (s₂ > s₁);

1-2 - обратимый адиабатный процесс расширения. (s₂ = s₁).

Термический КПД характеризует термодинамиче­ское совершенство обратимого цикла 1-2-2':

 

где N, Вт - мощность обратимого цикла, G, кг/с - расход пара, Q₁, Вт - тепло­вая мощность парового котла.

Относительное термодинамическое совершенство действительного цик­ла по сравнению с обратимым характеризует внутренний относительный КПД цикла

(9.13)

где N_i – l_iG - внутренняя мощность (мощность действительного цикла).

Потери тепла в паровом котле (от химического и механического недо­жога топлива, от теплообмена с окружающей средой, с уходящими газами и др.) характеризуются КПД парового котла

(9.14)

где q', Дж/кг - теплота, выделившаяся при сгорании топлива, отнесенная к 1 кг пара; Q = q'G = , Вт - тепловой эффект реакции горения топлива; В, кг/с - расход топлива; , Дж/кг - теплотворная способность топлива.

Механические потери (потери на трение между деталями, затрата энер­гии на привод масляного насоса, осуществляющего смазку) характеризуются механическим КПД

(9.15)

где N_e = l_eG- эффективная мощность (на валу турбины), 1_е- эффективная ра­бота.

Все потери в ПТУ (без учета потребителя энергии) характеризуются эффективным КПД

(9.16)

(9.17)

Справедливость (9.17) легко проверить, если подставить значения всех КПД.

Механические и электрические потери в генераторе электрического тока учитываются КПД генератора

(9.18)

где 1_Э, N_Э = l_ЭG - соответственно электрическая работа и электрическая мощность.

Все потери в энергетической паротурбинной установке, вырабатываю­щей электрическую энергию, учитываются электрическим КПД

(9.19)

(9.20)

Пределы изменения приведенных выше КПД следующие:

_пк = 0.9 - 0, 96, _t = 0, 4 - 0, 5, _Oi =0, 8 - 0, 9,

_м = 0, 97 - 0, 99, _Г = 0, 99, _Э = 0, 35 - 0, 40.

Система коэффициентов полезного действия позволяет рассчитать со­ставляющие уравнения теплового баланса

Для паротурбинной установки с циклом Ренкина

потери тепла в паровом котле

потери тепла в конденсаторе

механические потери в турбине

потери в электрогенераторе

Эксергетический анализ ПТУ

Целью эксергетического анализа любого теплового устройства является:

• расчет составляющих уравнения эксергетического баланса:

(9.21)

где Δ ех - потери эксергии в отдельных узлах устройства, рассчитываемые по формуле

(9.22)

• определение эксергетических КПД узлов и устройства в целом:

(9.23)

Эксергетический КПД паротурбинной установки, вырабатывающей электроэнергию, совпадает с электрическим КПД

(9.24)

Уравнение эксергетического баланса для ПТУ с циклом Ренкина (9.13) имеет вид

(9.25)

Потери эксергии в узлах паротурбинной установки и эксергетические КПД узлов рассчитываются по формулам

- для парового котла

(9.26)

 

-для паровой турбины

(9.27)

- для конденсатора

(9.28)

- для электрогенератора

(9.29)

Для паротурбинной установки с циклом Ренкина при параметрах пара p₁ = 100 бар, t₁ =530 С, р₂ = 0, 04 бар и коэффициентах полезного действия _пк = 0, 9, _Oi=0, 9, _м=0, 97, _Г=0, 98, расчет составляющих тепло­вого и эксергетического балансов дал результаты, представленные в виде по­токов тепла (рис. 9.14) и потоков эксергии (рис. 9.15).

Анализ уравнений теплового и эксергетического балансов дает

но потери эксергии и потери тепла для конкретного узла установки могут существенно различаться, например в паровом котле и конденсаторе. В паро­вом котле потери тепла составляют 10% ( _ПК = 0, 9), потери эксергии -57, 7% ( ⁼ 0, 423). КПД парового котла учитывает, главным образом, потери теп­ла с уходящими газами. Эксергетический КПД, кроме потерь эксергии с ухо­дящими газами, учитывает дополнительно:

• потери эксергии от необратимости теплообмена между продуктами сгорания топлива, имеющими температуру ~ 2000 °С и рабочим телом (водой и водяным паром со средней температурой ~ 350 °С);

• потери эксергии от необратимости процесса горения;

• потери от поса атмосферного воздуха и смешения его с горячими
газами.

В конденсаторе потери тепла составляют 55, 4 %, в то время как потеря эксергии этого низкопотенциального тепла равна всего 3, 6 %.

Таким образом, только применение двух методов термодинамического анализа (метода КПД и эксергетического) дает возможность выявить для ка­ждого узла установки количество тепловых потерь и их качество.

Какие существуют возможности для уменьшения потерь в паровом кот­ле? Наибольшие потери эксергии связаны с необратимостью процесса горения и теплообменом между газами и рабочим телом (водой и водяным па­ром). Первые потери неустранимы, пока есть горение, вторые потери могут быть уменьшены, если уменьшить перепад температур между источником тепла и рабочим телом. Это можно сделать:

• за счет увеличения параметров пара, вырабатываемого в паровом кот
ле;

• за счет регенеративного подогрева конденсата, подаваемого в паровой
котел;

• за счет промежуточных перегревов пара в паровом котле;

• за счет применения комбинированных циклов (бинарные ПТУ, паро­газовые установки, ПТУ с МГД-генератором).

⇐ Предыдущая567891011121314Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. A.16.15.3. Экран принудительной изоляции для использования в депо
2. A.16.15.3.5. Экран вспомогательного блока управления (ACU) для использования в депо
3. A.16.15.4.1. Экран высоковольтного разъединителядля использования в депо
4. AQUA SMOKY EXTRAVAGANТ Водостойкая тушь для ресниц
5. C. межотраслевой баланс производства, распределения и использования продукции в народном хозяйстве
6. Cтандарты ITU-T для услуг IPTV.
7. Hаиболее хаpактеpными для остpого панкpеатита являются боли
8. I. Чтобы они поистине были универсальными для научных занятий.
9. II. Для граждан Российской Федерации
10. II. Имидж библиотек для детей и юношества Удмуртской Республики глазами читателей
11. III. Поддержание адекватного сердечного выброса, баланса электролитов
12. III. УЗЛЫ ДЛЯ СВЯЗЫВАНИЯ ДВУХ ТРОСОВ