Parametrii termodinamici ai apei și a vaporilor de apă sunt determinați în calculele tehnice prin una din următoarele metode:
1. Folosind proprietățile termodinamice ale tabelelor de apă și vapori de apă [1] calculat prin ecuațiile Sistemului International 1968 Datele sunt exacte și fiabile, dar procedura de căutare necesită parametrii de timp în calcularea procesului termodinamic devine destul de complicată; se aplică interpolarea dublă.
2. Folosind diagrama h-s a vaporilor de apă. Metoda este simplă și clară, eficientă în calculul proceselor termodinamice, intensitatea forței de muncă este semnificativă, iar precizia determinării parametrilor este scăzută.
3. Utilizarea ecuațiilor obținute pe baza ecuației viriale a stării vaporilor de apă. Această metodă este concepută special pentru calculele calculatorului și oferă o precizie suficientă pentru precizia dezvoltării ingineriei la un cost de timp calculat semnificativ mai mic decât atunci când se utilizează Sistemul Internațional de Ecuații din 1968
Abilitatea de a utiliza toate cele trei metode este obligatorie pentru studenții PTE în calcularea proceselor și a ciclurilor cu vapori de apă.
1. OBIECTIVELE LUCRĂRILOR
Sarcinile lucrării sunt:
1. Dezvoltarea metodelor de determinare a parametrilor termodinamici ai apei si a vaporilor de apa pentru diverse metode de stabilire a datelor initiale.
2. Estimarea efectului parametrilor aburului asupra eficacității ciclului Rankine.
Durata de lucru - 4 ore.
2. DESCRIEREA SCHEMEI ȘI CICLULUI RENKIN AL OȚELULUI DE ABURITATE
Schema centrală a centralei cu aburi și ciclul acesteia în coordonatele lui T sunt prezentate în raport.
Vaporii de apă format în generatorul de abur al PG (punctul 1) se extinde în turbina T la presiunea p2. Teoretic, procesul de expansiune 1-2 este adiabatic; procesul real 1-3 este politropic; gradul de ireversibilitate a procesului de extindere este luat în considerare de eficiența relativă a turbinei. unde h1, h2, h3 sunt entalpii la punctele corespunzătoare ale ciclului.
În condensatorul Kr, aburul epuizat se condensează, condensul cu pompa H revine la generatorul de abur.
Indicatorii eficienței ciclului sunt:
1. Eficiența termodinamică a ciclului
unde este entalpia condensatului la o presiune p2.
2. Transferul termic de unică folosință (lucrul cu ciclu util).
3. PARAMETRII DE STAT
Parametrii principali ai stării apei și a vaporilor de apă sunt presiunea p. temperatura t. Volum specific V. entropie S. și potențial chimic j, parametru suplimentar - grad de uscare x (pentru abur umed).
Statutul este descris în întregime:
1. Pe linia de saturație - un parametru de bază (oricare).
2. În regiunea aburului umed, un parametru de bază (oricare) și gradul de uscare a lui x.
3. În zona de abur supraîncălzit - prin oricare doi parametri de bază.
Starea de saturație a vaporilor de apă este descrisă de ecuațiile:
Aici pH-ul este presiunea de saturație, MPa;
Tn este temperatura de saturație, K;
ai sunt coeficienți viriționali de către [2].
Ca exemplu: ao = 2,20732; a1 = -0,211718, etc. Parametrii rămași sunt calculați dintr-o singură ecuație cu diferiți coeficienți viriali aj pentru fiecare parametru
Eroarea în calcularea parametrilor de stare nu depășește 2%. Parametrii aburului umed cu grad de uscare x se calculează prin ecuații de interpolare; ; și așa mai departe.
Aici S ". H". v "sunt parametrii de abur saturat uscat, S ', h', v 'sunt parametrii de apa fierbinte.
munca de laborator Software-ul este format din asteptare programe CIKL și 38 subrutine, funcții, calcularea doi parametri în mod arbitrar seta starea restului la un anumit punct.
Programul CIKL compară parametrii de referință cu parametrii pe linia de saturație și determină zona de stare: abur umed, abur uscat, abur supraîncălzit, apă clocotită, apoi, cauzând subrutina corespunzătoare, transmite întreaga cantitate de calcul.
Calculele ciclului de calcul în această construcție nu este dificil: în orice tranziție ciclu de la un punct la altul caracteristică (proces termodinamic) are loc la o constantă a unui parametru. Astfel, în ciclul Rankine pentru procesul adiabatic 1-2S = const pentru o presiune dată p2, obținem o pereche de parametri p. S. care este suficient pentru a calcula toate celelalte în starea 2, etc.
4. PROCEDURA DE LUCRU
Un subgrup de 3-5 studenți îndeplinește una dintre următoarele sarcini pe computer:
I. Investigați efectul presiunii aburului p1 în fața turbinei asupra indicatorilor de eficiență ai ciclului Rankine.
Introduceți următorii parametri în program: p2 = 4.10-3MPa; t1 = 550 оС; hoi = și cere o 0,90 serie de valori p1 = 1, 2, 3, 4, 5, 10 MPa, se calculează parametrii fluidului de lucru la punctele 1, 2, 3 ciclu. Apoi, folosind tabelele de vapori de apă [1], găsiți parametrii fluidului de lucru la punctele 4, 5, 6 ale ciclului. Definiți pentru fiecare caz:
a) picăturile de căldură disponibile și efective;
b) eficiența termodinamică a ciclului;
c) căldura scoasă din condensator;
d) căldură de supraîncălzire.
Construiește un ciclu în coordonatele T-s; construi dependența.
II. Investigați efectul temperaturii aburului t1 în fața turbinei asupra indicatorilor de eficiență ai ciclului Rankine.
Introduceți în program următoarele valori ale parametrilor: p1 = 5 MPa; p2 = 4,10-3MPa; h oi = 0,90 și prin specificarea unei serii de valori ale t1 = 300; 350; 400; 450; 500; 550 оС, se calculează parametrii corpului de lucru la punctele 1, 2, 3 ale ciclului. Din tabelele de vapori de apă [1] găsiți parametrii fluidului de lucru la punctele 4, 5, 6 ale ciclului. Definiți pentru fiecare caz:
a) diferențele disponibile și efective;
b) eficiența termodinamică a ciclului;
c) căldura scoasă din condensator;
d) căldura furnizată fluidului de lucru.
Construiește un ciclu în coordonatele T-s; construi dependența.
III. Investigați efectul eficienței relative interne a turbinei h oi asupra indicatorilor de eficiență ai ciclului Rankine.
Introduceți următoarele valori ale parametrilor în program: p1 = 10 MPa; t1 = 500 оС,
p2 = 5.10-3MPa, și specificând o serie de valori de hoi = 0.85; 0,86; 0,87; 0,88; 0,89; 0.90, se calculează parametrii fluidului de lucru la punctele 1, 2, 3 ale ciclului.
Conform tabelelor de vapori de apă [1], găsiți parametrii fluidului de lucru la punctele 4, 5, 6 ale ciclului. Definiți pentru fiecare caz:
a) picăturile de căldură disponibile și efective;
b) eficiența termodinamică a ciclului;
c) căldura scoasă din condensator;
d) temperatura medie de alimentare și îndepărtarea căldurii.
Construiește un ciclu în coordonate T-s. construi dependența.
IV. Investigați efectul parametrilor ciclului inițial asupra uscării finale x în ciclul Rankine.
Introduceți următoarele valori ale parametrilor în program: p2 = 5.10-3MPa; hoi = 0,9 și se calculează parametrii fluidului de lucru la punctele 1, 2, 3 ale ciclului, setând valorile:
a) p1 = 10 MPa; t1 = 350; 450; 550 оС;
b) p1 = 1 MPa; t1 = 350; 450; 550 oC.
Din tabelele de vapori de apă [1] găsiți parametrii fluidului de lucru la punctele 4, 5, 6 ale ciclului. Definiți pentru fiecare caz:
a) eficiența termodinamică a ciclului;
b) căldura îndepărtată în condensator;
c) temperatura medie a robinetului și furnizarea căldurii.
Construiește un ciclu în coordonatele și dependența lui T. specificați intervalul de valori ale p1. T1. la care x ≥ 0,85.
Fiecare student calculează pe deplin un mod de operare al centralei electrice cu abur. La construirea graficelor se utilizează rezultatele obținute de studenții din subgrup.
5. EXEMPLE DE PROIECTARE A RAPORTULUI PRIVIND LUCRAREA LABORATORULUI
1. Diagrama și ciclul instalației de producere a aburului
6. ÎNTREBĂRI DE CONTROL
1. Care sunt limitele parametrilor mediului de lucru pi. p2. t1 în ciclul Rankine?
2. Afișați în coordonatele T un ciclu Rankine de vapori saturați. Determinați eficiența sa termodinamică dacă presiunea maximă în ciclu este pmax = 10 MPa și valoarea minimă pmin = 5,10-3MPa.
3. Desenați un ciclu Carnot de vapori saturați în coordonatele T-s. Determinați gradul de uscare a aburului la sfârșitul procesului de condensare, dacă p1 = 10 MPa și p2 = 5,10-3MPa.
4. Comparați eficiența termodinamică a ciclurilor Rankine și Carnot cu abur saturat la aceleași temperaturi maxime și cele mai scăzute ale ciclului.
5. Determinați consumul specific de abur în ciclul considerat în lucrarea de laborator.
6. De ce se schimbă eficiența termodinamică a ciclului Rankine cu schimbarea hoi (temperatura și presiunea vaporilor din condensator sunt neschimbate)?
7. Afișaj pe h-s diagrama supraîncălziți parametrilor regiunii aburului care asigură primirea la ieșirea turbinei cu abur uscăciunea de cel puțin 0,9 la o presiune p2 de abur = 5 kPa. Cum se schimbă această regiune cu creșterea presiunii de vapori p2?
8. Cum este determinată temperatura medie de intrare a căldurii în ciclul Rankine?
LUCRAREA LABORATORULUI №8