Материал: Оборудование теплоэлектростанций. методические указания к выполнению практических расчетов. Китаев Д.Н., Харин С.О

УДК 621.311.22(07) ББК 31.37я7

Составители: Д. Н. Китаев, С. О. Харин

Оборудование теплоэлектростанций: методические указания к выпол-

нению практических расчетов / ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»; сост.: Д. Н. Китаев, С. О. Харин. – Воронеж: Изд-во ВГТУ, 2021. – 22 с.

Приводятся примеры расчетов оборудования теплоэлектростанций, тех- нико-экономических и режимных показателей. Представлены индивидуальные задания для практических занятий.

Предназначены для студентов направления подготовки 13.03.01 «Теплоэнергетика и теплотехника» всех форм обучения.

Ил. 1. Табл. 8. Библиогр.: 6 назв.

УДК621.311.22(07)

ББК 31.37я7

Рецензент – Т. В. Щукина, канд. техн. наук, доцент кафедры жилищно-коммунального хозяйства ВГТУ

Печатается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета

2

ВВЕДЕНИЕ

Внастоящее время наблюдается рост потребления энергоресурсов. Как известно, наиболее экономично вырабатывать электрическую и тепловую энергию в едином (комбинированном) цикле. В Российской Федерации подобные циклы осуществляются на теплоэлектростанциях (ТЭС) различного типа. В среднем доля выработки электроэнергии на ТЭС составляет порядка 65 %, а тепловой энергии 50 %. Исторически наибольшее распространение получили паротурбинные установки (ПТУ), а в последнее время строятся преимущественно парогазовые (ПГУ).

Распоряжением Правительства РФ от 9.06.2020 г. №1523-р утверждена энергетическая стратегия на период до 2035 г. Как и в предыдущих стратегиях,

вобласти электроэнергетики сохраняется приоритет выработки электрической и тепловой энергии в комбинированном режиме, в области теплоснабжения - повышения эффективности систем централизованного теплоснабжения с учетом приоритета повышения уровня когенерации. Одним из целевых показателей энергетической стратегии является увеличение доли выработки электрической энергии теплоэлектроцентралями по теплофикационному циклу с 30,4 % (2018 г.) до 40 % (к 2035 г.). В ближайшие годы большое внимание должно быть уделено снижению удельных расходов топлива на единицу выработанной энергии и потерь при транспортировке потребителю.

Для реализации национальной стратегии развития необходимы грамотные специалисты в области теплоэнергетики и теплотехники, знающие физическую сущность процессов выработки энергии, умеющие проектировать высокоэффективные устройства, владеющие современными методиками расчета оборудования ТЭС.

Данные методические указания предназначены для аудиторной и самостоятельной работы студентов бакалавриата направления 13.03.01 «Теплоэнергетика и теплотехника», профиль «Проектирование и строительство городских систем энергоснабжения» всех форм обучения и составлены в соответствии с курсом «Оборудование теплоэлектростанций». Представленный материал будет полезен специальностям, изучающим проектирование и эксплуатацию источников комбинированной выработки теплоты. Приведенные в методических указаниях примеры расчетов способствуют лучшему усвоению теоретического материала и комплексному анализу полученных результатов.

Вметодических указаниях рассматриваются вопросы расчетов оборудования теплоэлектростанций, технико-экономических и режимных показателей.

Вариант для расчетов студент принимает по заданию преподавателя. В каждом разделе методический указаний есть таблицы с исходными данными, необходимыми для расчета.

3

1. ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ ТЕПЛОВЫЕ СХЕМЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК И МЕТОДЫ ИХ РАСЧЕТА

Задача 1.1

Определить расход пара и термический КПД паротурбинной электро-

Как изменится расход пара на турбину, если будет применен регенеративный подогрев питательной воды паром из отбора турбины pотб 0,1 МПа в смеши-

вающем подогревателе до температуры tп.в 100 С ? Определить также, как изменится термический КПД цикла с введением регенеративного подогрева.

Решение

На пересечении изобары 3,5 МПа (35 бар) и изотермы 435°С i-S диаграмме водяного пара ставим точку 0 (прил.1) и определяем значения энтальпии и энтропии:

i0 =3303 кДж/кг, s0=6,96 кДж/кг.

От точки 0 строят изоэнтропный процесс расширения пара в проточной части турбины (s0=const) до пересечения с изобарой конечного давления pк . В

точке пересечения определяем значение энтальпии пара i 2124 кДж/кг. Определяем значение энтальпии пара в реальном процессе расширения

пара:

iк i0 (i0 i) 0i 3303 (3303 2124) 0,82 2336,22 кДж/кг. (1.1)

На пересечении изобары pк и энтальпии iк находим конечную точку ре-

ального процесса расширения пара K и соединяем ее с начальной точкой 0

(прил.1).

Зная энтальпию i0 ,iк , по заданной мощности Nэ определяем расход пара на турбогенератор

Для определения термического КПД цикла без учета работы питательного насоса необходимо определить энтальпию конденсата на выходе из конден-

сатора паровой турбины i . Считаем, что конденсат в конденсаторе не пере-

к

охлаждается, тогда значение энтальпии конденсата равно энтальпии жидкости

4

Расход пара на турбину с отбором находится по формуле проф. В. И. Гриневецкого:

где у - коэффициент недовыработки мощности паром турбины, определяемый по формуле

Dотб – расход пара из отбора турбины на регенеративный подогрев конденсата. Отбор Dотб обычно выражают в долях расхода пара на турбину

Dотб Dт , где - доля отбора для смешивающего подогревателя. Эта доля определяется по тепловому балансу подогревателя:

Подставляя α в выражение (1.4) для Dотб, получим:

Dт D yDотб D y Dт ;

Таким образом, расход пара на турбину с отбором находят через ранее известное значение расхода пара на турбину D и значения α и y.

По аналогии от точки 0 строим изоэнтропный процесс расширения пара в проточной части турбины (s0=const) до пересечения с изобарой конечного давления pотб =1МПа. В точке пересечения определяем значение энтальпии пара

i 2530 кДж/кг. Определяем значение энтальпии пара при давлении отбора по формуле (1.1):

5