Расчет принципиальной тепловой схемы энергоблока

h_дпнд1= h^’(P₃)– энтальпия дренажа на выходе из ПНД-1;

Решая систему уравнений  в Mathcad 14 получим искомые величины.

G_ок=139.34 кг/c; D₂=32.03 кг/с; D^’_п=12.03 кг/с;  D^”₂=3.96 кг/с;

 

 

 

 

4.4 Расчет КН  и ПНД-1,2

  

 

 

  

 

 

  

 

КН

ПНД-1

ПНД-2

D₃, h₃

h_дпнд1

G_ок, h_ок

G_ок, h_пнд2

G_к, h_кн

D_р2, h_р2

D_хов, h_пхов

D₄, h₄

(δD_п)D_п, h_вк

G_к, h_вскн

D_п

Рисунок 4.4 ‒ Схема обвязки ПНД-1,2

Перед составлением системы  уравнений найдем сначала энтальпию  конденсата турбины на выходе конденсатного  насоса.

 

где Δh_кн – величина прироста энтальпии в результате сжатия теплоносителя с давления на всасе до давления на выходе конденсатного насоса, определяемая по формуле:

 

P_к=0.004 Мпа – давление на всасе конденсатного насоса;

*_н=0.8 – к.п.д. конденсатного насоса;

P_ок=P_хов=1.4 Мпа – давление на выходе конденсатного насоса;

h_вскн=h^’(P_к)=121.4 кДж/кг – энтальпия воды на всасе насоса:

v_вс=v^’(P_к)=0.001 м³/кг – удельный объем воды на всасе;

 

 

Составим систему уравнений  материального и теплового балансов для ПНД-1,2.

 

 

Искомые величины.

D₃ – расход пара от третьего отбора турбины (пар на ПНД-1);

D₄ – расход пара от четвертого отбора турбины (пар на ПНД-2);

G_к – расход конденсата на выходе из конденсатора (на входе КН);

Определение параметров при  неизвестных.

h_вк=h(P₂, t_вк)=210.53 кДж/кг – энтальпия возврата конденсата с производства;

h_пнд2= h^’(P₄)= 417.43 кДж/кг – энтальпия воды на выходе из ПНД-2;

Решая систему уравнений  в Mathcad 14 получим искомые величины.

  D₃=11.77 кг/с; D₄=13.52 кг/с;  G_к=87.68 кг/c;

 

5 Определение расчетной мощности отсеков паровой турбины и общей суммарной электрической нагрузки

 

Суммарная расчетная мощность отсеков турбины определяется:

 

где W_эрi – расчетная мощность i-го отсека турбины, кВт; D_i – расход пара через i-й отсек турбины; H_i=H_0i*_0i – действительный теплоперепад на i-й отсек;

 

 

 

 

 

 

 

 

Суммарная мощность отсеков  турбины.

=157259.01 кВт;

 

 

6 Определение погрешности расчетов

 

Путем сравнения заданной электрической мощности W_э и расчетной W_эр обосновывается вывод о необходимости уточнения расчета. При этом определяется погрешность расчета δ, которая сравнивается с допустимой погрешностью не более 0.5 %.

 

Так как δ>0.5 %, то необходимо уточнить коэффициент регенерации k_рег

 

Следующий расчет повторяется  уже с новым коэффициентом  регенерации k_рег=1.17 и так далее с новым уточнением пока δ≤0.5 %.

 

7 Описание расчетной программы

 

Расчет принципиальной тепловой схемы энергоблока произведен в  среде Mathcad 14 с использованием лицензионной программы WaterStreamPro 6.5.

В программе даны подробные  пояснения к операторам и формулам, а также к искомым параметрам и параметрам при неизвестных.

Ввод данных осуществляется: давление – в Мпа; температура – в ⁰C; расходы – в кг/с. Вывод данных осуществляется в тех же единицах измерения. Кроме рассчитанных численных значениях процесса расширения также представлен график процесса расширения в проточной части турбины.

Программа WaterStreamPro 6.5 производит расчет давления, температуры, расходы, энтальпии и энтальпии в Па, К, кг/с, Дж/кг, Дж/(кг К) соответственно, поэтому в расчетной программе были использованы соответствующие коэффициенты перевода.

Системы уравнений решаются блоком Given-Find с выводом результатов решений.

Описание функций определения  теплофизических свойств воды и  водяного пара.

wspHPT(P,T) – определение энтальпии по давлению P и температуре T;

wspSPT(P,T) – определение энтропии по давлению P и температуре T;

 

wspSPH(P,H) – определение энтропии по давлению P и энтальпии H;

wspTPH(P,H) – определение температуры по давлению P и энтальпии H;

wspHPS(P,S) – определение энтальпии по давлению P и энтропии S;

wspHEXPANSIONPTPEFF(P0,T0,P1,*) – определение энтальпии в конце процесса расширения;

wspTSP(P) – определение температуры на линии насыщ. по давлению P;

wspHSTX(T,0) – определение энтальпии на линии насыщения по температуре и степени сухости 0;

wspHSTX(T,1) – определение энтальпии на линии насыщения по температуре и степени сухости 1;

wspVPTX(P,T,0) – определение удельного объема по давлению, температуре и степени сухости 0;

wspTPH(P,H) – определение температуры по давлению P и энтальпии H;

В программе представлен  расчет тепловой схемы первой итерации с выводом всех результатов и  поправка коэффициента регенерации  на вторую итерацию. При вводе нового поправленного коэффициента программа  производит расчет второй итерации с  выводом всех результатов и поправку коэффициента для третьей итерации и т.д.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9 Вывод результатов

 

Параметры	Первая итерация	Вторая итерация	Третья итерация
Wэр, мВт	157.259	160.261	159.961
D0,  кг/c	153.95	156.63	156.36
D1, кг/c	7.51	7.64	7.63
D2, кг/с	32.03	32.24	32.22
D3, кг/с	11.77	11.98	11.95
D4,  кг/с	13.52	13.77	13.74
Gпв, кг/c	160.16	162.9	162.62
Gок, кг/c	139.34	141.76	141.52
Gк, кг/c	87.68	89.54	89.35
tпв, 0C	215.3	215.3	215.3
tок, 0C	141.38	141.38	141.38
tк, 0C	29	29	29
Dхов, кг/с	12.16	12.27	12.25
tпхов, 0C	48.1	48.1	48.1
kрег	1.15	1.17	1.168
δ, %	1.713	0.168	0.025

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10 Оценка технико-экономических показателей тепловой схемы

 

Q_рн=29330 кДж/кг – теплота сгорания условного топлива;

*_ка=0.92 – коэффициент полезного действия котельного агрегата;

Расход условного топлива.

 

Расход тепла с турбины  на производственные нужды.

 

Полезное производственное тепло, полученное в котле.

 

Расход топлива на выработку  тепловой энергии.

 

Расход топлива на выработку  электрической энергии.

 

Коэффициент полезного действия брутто по выработке электроэнергии.

 

Коэффициент полезного действия брутто по выработке тепловой энергии.

 

Удельный расход условного  топлива на выработку 1 кВТ ч.

 

Удельный расход условного  топлива на выработку 1 МДж.

 

 

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

 

1. Кириллин В.А., Сычев В.В., Шейндлин А.Е., Техническая термодинамика. М., “Энергия”, 1968. 472 с.

2. Ривкин С.Л., Александров А.А., Теплофизические свойства воды и водяного пара. М., 1980.

3. Бойко Е.А., Дидичин Д.Г., Шишмарев П.В., Математическое моделирование теплоэнергетических задач на ЭВМ: Методические указания по лабораторным работам и расчетно-графическому заданию для студентов специальностей “Тепловые электрические станции” и “Промышленная теплоэнергетика”. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2002. 120 с.

4. Макаров Е.Г., Mathcad: Учебный курс. СПб.: Питер, 2009. 384 с.: ил.