Анализ цикла Ренкина

Исходные данные



параметры после кола

параметры перед турбиной

в конденсаторе

температура питательной воды













9,5

540

9

530

30

240



- 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







2





3





9,5

9

0,0030

0,0030

0,0030

9,5

9,5



540

530

24,08

24,08

24,08

24,249

24,512



813,15

803,15

297,23

297,23

297,23

297,399

297,662



3482,1

3462,451

2003,605

100,99

2222,43

110,479

111,533



6,7563

6,7555

6,7555

0,3543

7,4917

0,3543

0,3580



-

-

0,7785

0

0,8680

-

-



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

















9,5

60

333,15

259,107

0,8262





9,5

90

363,15

384,272

1,1859





9,5

120

393,15

510,346

1,5195





9,5

150

423,15

637,869

1,8320





9,5

180

453,15

767,550

2,1281





9,5

210

483,15

900,443

2,4120





9,5

240

513,15

1038,232

2,6886



11

0,02504

65

338,15

272,079

0,8935



12

0,08461

95

368,15

398,019

1,2502



13

0,23222

125

398,15

525,062

1,5815



14

0,54342

155

428,15

653,877

1,8926



15

1,12327

185

458,15

785,324

2,1878



16

2,10555

215

488,15

920,609

2,4714



17

3,65091

245

518,15

1061,491

2,7477



18

0,02504

65

338,15

2254,298

6,7555

0,8451









2435,521

7,2914

0,9224

19

0,08461

95

368,15

2424,812

6,7555

0,8930









2580,461

7,1783

0,9616

20

0,23222

125

398,15

2585,092

6,7555

0,9415









2716,696

7,0860

1

21

0,54342

155

428,15

2735,931

6,7555

0,9924





242,963

516,113

2944,909

7,2036



22

1,12327

185

458,15

2882,072

6,7555







263,683

536,833

2969,131

6,9238



23

2,10555

215

488,15

3029,707

6,7555







331,902

605,052

3094,621

6,8654



24

3,65091

245

518,15

3177,510

6,7555







399,916

673,066

3220,252

6,8199





Точка :







Точка :







Точка :






Точка :







Точка :







Точка :







Точка :















Энергетический баланс:

Находим теплоту, подведённую в паровой котёл к рабочему телу:







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:







Потеря теплоты при горении топлива:








Потеря теплоты трубопроводами на пути от парового котла до турбины:







Механические потери работы на трение в подшипниках турбины:







Работа на муфте электрогенератора:







Электрические потери в электрогенераторе:







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:

подогреватель.







подогреватель.






подогреватель.







подогреватель.







подогреватель.







подогреватель.







подогреватель.







Уменьшение энергии в подогревателях по пару:

подогреватель.







подогреватель.







Подогреватель.







подогреватель.







подогреватель.







подогреватель.








подогреватель.









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





Увеличение энергии, 

Уменьшение энергии, 

в насосе

6,27996

в трубопроводе

19,41688

в парогенераторе

1263,6279

в проточной части турбины

1187,3421

в подогревателях по воде

209,0656

в конденсаторе

33,50615





в подогревателях по пару

238,8638

Итого:

1478,9735



1479,1289



Невязка баланса составляет 0,1554%







Вычисляем энергетические КПД узлов.

Энергетический КПД парового котла:








Энергетический КПД трубопровода:







Энергетический КПД турбины:







Энергетический КПД конденсатора:









Энергия, отданная конденсирующимся влажным паром в конденсаторе, равна:








Это составляет  от теплоты в конденсаторе.

Энергетический КПД питательного насоса:







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

Потери энергии в паровом котле:









Потери энергии в трубопроводе:

	

	

	

	


Потери энергии в турбине:







Потери энергии в конденсаторе:







Потери энергии в питательном насосе:







Потери энергии на трение в подшипниках турбины:

	

	

	

	Потери в электрогенераторе:

	

	

	
Потери в подогревателях:







	подогреватель.







	подогреватель.







	подогреватель.







	подогреватель.







	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).