Задача 4. Определить для паровой конденсационной турбины удельный расход пара, количество циркуляционной воды в конденсаторе G(кг/ч)

Определить для паровой конденсационной турбины удельный расход пара, количество циркуляционной воды в конденсаторе G(кг/ч), а также кратность охлаждения, если известны начальные параметры пара Р₁ = 4 МПа и t₁= 440⁰С, давление в конденсаторе принять р₂ = 4 кПа, относительный внутренний КПД турбины η_0i = 0,76, мощность турбины N_T =6,5 кВт начальная температура циркуляционной воды t_в= 10⁰С. Температуру выходящей воды принять на 3⁰С ниже температуры насыщенного пара в конденсаторе и КПД электрогенератора η_э принять η_м = η_э = 0,99.

Кроме того, изобразить схему паросиловой установки и дать её краткое описание.

Ответить на вопрос: каким станет расход охлаждающей воды(кратность охлаждения), если её начальная температура повысится до 15⁰С?

Решение:

Определяем энтальпию перегретого пара перед турбиной - точка 1 на hs- диаграмме – на пересечении изобары р₁= 4 МПа и изотермы t₁= 440⁰С

.h₁ = 3320кДж/кг.

Конечное состояние пара – точка 2 – на пересечении адиабаты и изобары р₂ = 4 кПа. Энтальпия пара h₂ = 2130кДж/кг, степень сухости пара после его расширения для теоретического процесса Х₂ = 0,825.

Энтальпия пара после турбины для действительного процесса:

h_2д = h₁ – (h₁ – h₂)*η_oi = 3320 – (3320 – 2130)*0,76 = 2416 кДж/кг, степень сухости пара после его расширения для действительного процесса Х_2д = 0,943.

Расход пара:

D = N_эл/[(h₁ – h₂)*η_oi*η_м*η_э]=6,5*10³/[(3320 – 2130)*0,76*0,99*0,99]=7,33кг/с.

Удельный расход пара:

d = 3600/[(h₁ – h_2д)* η_м * η_э] = 3600/[(3320 – 2416)*0,99*0,99] = 4,1 кг/(кВт*ч)

Температура насыщения при Р₂ = 4 кПа t_H = 30⁰C, тогда конечная температура воды t₂= 30 – 3 = 27⁰С

Энтальпия отводимой от турбины воды: h_пв = 4,19*27 = 113,13 кДж/кг.

Количество теплоты, отданное паром в конденсаторе охлаждающей воде: Q = D*(h_2д – h_пв) =7,33*(2416 – 113,3) = 16678 кДж/с.

Расход циркуляционной воды в конденсаторе:

G = Q/(C_p*(t_пв – t₁)) = 16678/(4,19*(27 – 10)) = 234 кг/с.

Кратность охлаждения (расход воды в кг на кг пара):

m = G/D= 234/7,33 = 31,92 кг воды/кг пара.

Схема паротурбинной установки

ПК — паровой котел; Т — паровая турбина; ЭГ- электрогенератор;

К — конденсатор; Н — насос

Вопрос. Каким станет расход охлаждающей воды(кратность охлаждения), если её начальная температура повысится до 15⁰С?

При увеличении начальной температуры воды до 15⁰С расход охлаждающей воды будет равен:

G = Q/(C_p*(t_пв – t₁)) = 16678/(4,19*(27 – 15)) = 332 кг/с.

Кратность охлаждения (расход воды в кг на кг пара):

m = G/D= 332/7,33 = 45,3 кг воды/кг пара.