Теплоэнергетика

Задача №1



Определить внутренний КПД ГТУ с регенерацией теплоты, если степень регенерации σ=0.7 , степень повышения давления в компрессоре λ=3.2 , температура всасываемого воздуха в компрессор t3=28°C, температура газа на выходе из камеры сгорания t1=660°C, относительный внутренний КПД турбины ηтурбины=0.87, внутренний КПД компрессора ηkомпр=0.85, КПД камеры сгорания ηк.сгор=0.97 и показатель адиабаты k=1.4 .

Решение

Внутренний КПД ГТУ с регенерацией теплоты определяем по формуле:







Найдем абсолютные температуры Т1 и Т3:



Т1 = t1+ 273 К = 933 К

Т3 = t3+ 273 К = 301 К.



Определив абсолютные температуры найдем их отношение:







Т.к. теперь все величины нам известны, определяем внутренний КПД ГТУ с регенерацией теплоты:






Ответ: внутренний КПД ГТУ с регенерацией теплоты ηвнутрГТУ=0,283 .



Задача №2



Одноступенчатый поршневой компрессор всасывает воздух при давлении p1=105 Па и температуре t1=19°C и сжимает его до давления p2=7 105 Па. Определить теоретическую мощность привода компрессора при изотермическом, адиабатном и политропном сжатии, если массовая подача компрессора М=0.2 кг/с и показатель политропы m=1.4 .

Решение

Первым делом определим абсолютную температуру газа на всасывании (Т1), затем, чтобы найти теоретическую мощность привода компрессора при изотермическом, адиабатном и политропном сжатии, найдем степень повышения давления и действительную подачу компрессора при всасывании:







Найдем теоретические мощности привода компрессора:



 


Ответ: теоретическая мощность привода компрессора:

- при изотермическом сжатии: Nизотермич = 32,615 кВт;

- при адиабатном сжатии: Nадиабат = 43,624 кВт;

- при политропном сжатии: Nполитроп = 43,624 кВт.



Задача №3



Определить себестоимость 1 ГДж теплоты, вырабатываемой в котельной паропроизводительностью D=5.4 кг/с, работающей на газообразном топливе, если давление перегретого пара pпп = 1,3 МПа, температура перегретого пара tпп=330 °C, температура питательной воды tпв=100 °C, величина непрерывной продувки P=3% и эксплуатационные затраты Сгод=55,05 105 руб/год.

Решение

Себестоимость 1 ГДж теплоты (руб/ГДж), вырабатываемой в котельной

определяется по формуле:







где Qгод – годовая выработка теплоты в котельной, ГДж/год; iпп, iпв, iкв – энтальпии перегретого пара, питательной и котловой воды (справочные данные)

Т.к. теперь все величины нам известны, определяем себестоимость 1 ГДж теплоты (руб/ГДж.), вырабатываемой в котельной:






Ответ: Себестоимость 1 ГДж теплоты, вырабатываемой в котельной SQ=14,928 руб/ГДж.



Задача №4



Определить суммарный расход холода на технологические нужды и кондиционирование воздуха рыбоперерабатывающего предприятия производительностью P1= 2.2 т /ч копченой и P2=2.9 т /ч свежемороженой рыбы, если норма расхода холода на приготовление свежемороженой рыбы g2 =5 105 кДж/т, объем кондиционируемых помещений Vx=150 м3 и удельная кондиционированная характеристика помещений gx=40 Вт/м3.

Решение

Суммарный расход холода на технологические нужды и кондиционирование воздуха найдем по формуле:







где Qтех– расчетный (максимальный) расход холода (Вт) на технологические нужды; 

Qx - расчетный (максимальный) расход холода (Вт) на кондиционирование воздуха; 

g1,2 – нормы расхода холода на выработку продукции (g1=0 кДж/т – т.к. на приготовление копченой рыбы расход холода не требуется);

P1,2 – часовая выработка продукции;

gx - удельная кондиционированная характеристика помещений, Вт/м3;

Vx–объем кондиционируемых помещений, м3. 

Найдем суммарный расход холода на технологические нужды и кондиционирование воздуха:






Ответ: Суммарный расход холода на технологические нужды и кондиционирование воздуха Q = 4.497 105 Вт.



Задача №5



Теплоэлектроцентраль израсходовала Втэц=88 106 кг/год топлива с низшей теплотой сгорания Qн=26 МДж/кг, выработав при этом электроэнергии 

Эв=154 ГВт*ч/год, отпустив теплоты внешним потребителям Qо=5.14 108 МДж/год. Определить удельный расход теплоты на выработку 1 кВт*ч энергии (для условного топлива), если КПД котельной установки ηку = 0.8.

Решение

Удельный расход теплоты (МДж/(кВт*ч)) на выработку электроэнергии на ТЭЦ находим по формуле:







где ηтэц– КПД ТЭЦ брутто по выработке электроэнергии;

Эвыраб – выработанная электроэнергия, ГВт*ч/год;

Qн – низшая теплота сгорания;

Вэ – расход топлива на выработку электроэнергии (кг);

ВQ – расход топлива (кг) на выработку отпущенной теплоты;

Q0 - отпуск теплоты внешним потребителям;

Qpн - низшая теплотой сгорания;

ηку - КПД котельной установки.

Отсюда удельный расход теплоты(МДж/(кВт*ч)) на выработку электроэнергии на ТЭЦ равен:





Ответ: Удельный расход теплоты на выработку электроэнергии на ТЭЦ dтэц = 1.069 104 Дж/кВт*ч.





1