Цикл ПГУ. расчет в термодинамических диаграммах парового цикла

 

 

Рисунок 5.2 -

-диаграмма водяного пара

 

 

Жидкость. Состояние насыщенной жидкости определяется давлением или температурой. Все остальные параметры ( , , , ) можно определить по таблицам насыщенной жидкости.

Количество теплоты, которое  затрачивают на подогрев жидкости от 0 ^оС до температуры кипения при постоянном давлении, называется теплотой жидкости , кДж/кг:

,

(5.1)

где - энтальпия насыщенной жидкости, кДж/кг;

- энтальпия жидкости при температуре 0 ^оС и давлении, соответствующем , кДж/кг.

Можно считать, что справедливо  выражение:

,

(5.2)

так как при невысоких  давлениях можно считать  .

Внутренняя энергия  насыщенной жидкости , кДж/кг:

,

(5.3)

где - удельный объем насыщенной жидкости, м³/кг.

При невысоких давлениях  можно принимать, что:

.

(5.4)

Теплота парообразования  – это количество теплоты, которое необходимо затратить, чтобы превратить 1 кг кипящей жидкости в сухой насыщенный пар. Удельную теплоту парообразования , кДж/кг, определяют по формуле:

,

(5.5)

где - энтальпия сухого насыщенного пара, кДж/кг.

Энтропию насыщенной жидкости  , кДж/(кг×К), определяют по формуле:

,

(5.6)

где - теплоемкость воды, кДж/(кг×К);

 - температура насыщения, К.

 

Сухой насыщенный пар. Состояние сухого насыщенного пара определяется его давлением или температурой. Все остальные параметры ( , , , ) можно определить по таблицам насыщенного водяного пара.

Энтальпию сухого насыщенного  пара , кДж/кг, определяют по формуле:

.

(5.7)

Внутреннюю энергию  сухого насыщенного пара , кДж/кг, определяют:

.

(5.8)

Энтропия сухого насыщенного  пара , кДж/(кг×К):

.

(5.9)

 

Влажный насыщенный пар. Состояние влажного насыщенного пара определяется его давлением или температурой и степенью сухости , а для насыщенной жидкости , для сухого насыщенного пара . Температура влажного насыщенного пара является функцией только давления и может быть определена по паровым таблицам. Удельный объем влажного пара зависит от давления и от степени сухости. Удельный объем влажного насыщенного пара , м³/кг, определяют по уравнению:

.

(5.10)

Для давлений до 3 МПа  и при  удельный объем влажного насыщенного пара , м³/кг, можно определять по формуле:

.

(5.11)

Энтальпию влажного насыщенного  пара , кДж/кг, определяют из выражения:

.

(5.12)

Внутреннюю энергию  влажного насыщенного пара , кДж/кг, определяют по формуле:

.

(5.13)

Энтропия влажного насыщенного  пара , кДж/(кг×К):

.

(5.14)

 

Перегретый пар. У перегретого пара температура выше температуры насыщения сухого насыщенного пара того же давления. Следовательно, перегретый пар определенного давления может иметь различные температуры. Для характеристики состояния перегретого пара надо знать два его параметра (обычно это температура и давление). Разность температур перегретого и насыщенного пара того же давления называется перегревом пара.

Количество теплоты, которое  необходимо для перевода 1 кг сухого насыщенного пара в перегретый при постоянном давлении, называется теплотой перегрева , кДж/кг:

,

(5.15)

где - энтальпия перегретого пара, кДж/кг. 

 

Расчеты термодинамических  процессов с водяным паром  можно проводить с помощью термодинамических таблиц и диаграмм состояний водяного пара. Удобно использование при проведении таких расчетов -диаграммы, на которой каждая точка соответствует определенным значениям параметров состояния ; ; ; ; . На диаграмму нанесены изохоры (пунктирные линии), изобары, изотермы, линии равной степени сухости пара. Верхняя и нижняя пограничные кривые делят -диаграмму на области ненасыщенной жидкости , влажного насыщенного пара и перегретого пара . Изобары в области влажного насыщенного пара – прямые линии, одновременно являются изотермами. При переходе в область перегретого пара изобары и изотермы разделяются.

При расчете по этой диаграмме  изменение внутренней энергии  , кДж/кг, и работу , кДж/кг, для всех процессов определяют по формулам:

;	(5.16)
.	(5.17)

Количество теплоты  в изохорном процессе , кДж/кг:

.

(5.18)

Количество теплоты  в изобарном процессе , кДж/кг:

.

(5.19)

Количество теплоты  в изотермическом процессе , кДж/кг:

.

(5.20)

В процессе с постоянной степенью сухости ( ) возможно только приближенное решение.

Количество теплоты  , кДж/кг,  определяют:

.

(5.21)

Водяной пар часто используют в  качестве рабочего тела паровых двигателей, отопительных и других устройств.

 

Рисунок 5.3 -

-диаграмма водяного пара

 

 Задание:

 

1 Исходные данные по варианту 15. Изобразить паровой цикл в и диаграммах (схематично).

2 Для каждого процесса, входящего  в цикл, определить параметры  в характерных точках: , , , , , (с помощью диаграммы).

3 Для каждого процесса цикла  определить  (удельное изменение внутренней энергии), (удельное изменение энтальпии), (удельное изменение энтропии), (удельное количество теплоты), (удельную работу) с помощью диаграммы.

4 Для цикла в целом определить: подведенное количество теплоты , отведенное количество теплоты , работу цикла и термический к.п.д. цикла.

5 Для отмеченной точки (таблица 2) определить с помощью паровых таблиц и по диаграмме: , , , , [3].

 

 

График 5.1 . Паровой цикл в 

диаграмме

 

График 5.2. Паровой цикл в

диаграмме

Таблица 5.1

Значения параметров в характерных точках

Точки	Параметры
	, МПа	, м3/кг	, оС	, кДж/кг	, кДж/кг	, кДж/(кг×К)
1	0,5	0,37	150	244,5	2540	6,33
2	0,5	0,55	300	489	3060	7,46
3	0,075	2,3	90	146,7	2660	7,46
4	0,075	2,1	90	146,7	2440	6,85

Таблица 5.2

Значения  , , , ,

Процесс	, кДж/кг	, кДж/кг	,кДж/(кг×К)	, кДж/кг	, кДж/кг
1-2	-244,5	-520	-1,13	520	764,5
2-3	342,3	400	0	0	-342,3
3-4	0	220	0,61	-220	-220
4-1	-97,8	-100	0,52	62,4	160,2
Сумма	0	0	0	362,4	362,4

 

Таблица 5.3

Работа цикла  и термический к.п.д.

, кДж/кг	, кДж/кг	, кДж/кг	,%
582,4	-220	362,4	62

 

Таблица 6

Значения  , , , ,

Параметры	По паровым таблицам	По  диаграмме
	2,1	2,1
	2431	2440
	155	160
	6,84	6,85
	2282,52

 

 

Заключение

 

Исследования и мировой  опыт показывают, что развитие и  широкое использование парогазовых  установок различных типов являются основным направлением повышения эффективности тепловых электростанций, дающих до последнего времени до 70% всей выработки электроэнергии. Их широкое использование обеспечит большую экономию топлива и существенное снижение негативного воздействия энергетики на окружающую среду. Я постаралась изложить основы теории парогазовых установок и расчета их тепловых схем, сведения о различных типах ПГУ, применяемых в настоящее время, и о возможных объемах их использования в перспективе.

Основу ПГУ составляют газотурбинные установки, достигшие  к настоящему времени высокого совершенства. При работе по простейшей схеме ГТУ имеют КПД до 33-37% и используются в энергетике.

Сделав практическую часть курсовой работы я посчитала  КПД, который равен 62% и сравнивала параметры по паровым таблицам и  по is диаграмме и с уверенностью могу сказать, что практическая часть была сделана мною правильно, т.к данные по паровым таблицам очень близки к данным по is диаграмме.

 

Список использованной литературы

 

1 Степанов И.Р. Парогазовые установки. Основы теории, применение, перспективы.. - Кольск: Апатиты, 2000. - 166 с.

2 Пригожин И. Д. Современная термодинамика. От тепловых двигателей до диссипативных структур. - М.: Мир, 2002. - 461 с.

3 Кудинов В.А. Техническая термодинамика. Учеб. Пособие для вузов/В.А. Кудинов, Э.М. Карташов. – 3-е изд. испр. – М.: Высш. шк., 2003, - 261 с.

4 Кириллин В.А,Сычев В.В., Шейндлин А.Е. Техническая термодинамика. - 5 изд.  - М.: Издательский дом МЭИ, 2008. - 496 с.

5 Александров А.А. Термодинамические основы циклов теплоэнергетических установок. Учебное пособие.. - 2 изд.  - М.: Издательство МЭИ, 2006. - 158 с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

						Лист
Изм.	Лист	№ докум.	Подписьсьсь	Дата

 

					ТД – 13.КР.0000.03.00
Изм.	Лист	№ докум.	Подпись	Дата
Разработал		Жук А.Д			Содержание	Лит.			Лист	Листов
Проверил		ЛевченкоС.П.								34
Н.  контр.		ЛевченкоС.П.				ГУ им. Шакарима г. Семей
Утв.		Степанова О.А.				ТФ-206