Проектирование тепловых электрических станций

Проектирование цикла тепловых электрических станций: паросиловой цикл Ренкина, анализ процесса трансформации. Регенеративный цикл паротурбинной установки, техническая термодинамика и теплопередача, установки со вторичным перегреванием пара, цикл Карно.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Сибирский Федеральный Университет»

Территориальный центр организационно технического обеспечения

Дистанционной технологий образования

Курсовая Работа

По дисциплине: «Техническая термодинамика»

На тему : Пректирование цикла ПТУ тепловых электрических станций

Выполнил: Ст-т 2 курса

Специальность ТГВ

учебный шифр:

№0903525

Ощепков В,В.

Проверила: Доцент

Белянина И.Н.

г. Шарыпово

2011г.

Содержание

Введение

1 Цели и задачи

2 Теоретические сведения

2.1 Цикл Карно

2.2 Цикл Карно на диаграмме Pv(давление -- объём), Ts (температура и энтропия

2.3 Цикл паротурбинной установки. Принципиальная схема ПТУ Карно

2.4 Паросиловой цикл Ренкина схемы установки - изображение в Рv; Tv и is(hs) диаграммах

2.5 Влияние начальных и конечных параметров пара на КПД цикла Ренкина

2.6 ПТУ с вторичным перегревом пара

2.7 Регенеративный цикл

2.8 Отличия цикла Карно от цикла Ренкина

Заключение

Список использованной литературы

Введение

В современной теплоэнергетике широко используются паросиловые установки. Наибольшее распространение получили стационарные паротурбинные установки (ПТУ) тепловых электрических станций (ТЭС), на долю которых приходится более 80% вырабатываемой в стране электроэнергии.

Эти установки работают по циклу, предложенному шотландским инженером и физиком Ренкиным. В качестве рабочего тела в цикле используют водяной пар, который в различных элементах схемы ПТУ изменяет своё состояние вплоть до полной конденсации.

Тепловые процессы получили самое широкое распространение в технике, и сегодня очень трудно назвать оборудование или технологию, где бы тепловая энергия не играла определяющей роли. Тепло используется как для выработки механической и электрической энергии, так и для проведения и интенсификации технологических процессов. Широкое распространение нашли также установки для разделения воздуха, газотурбинные установки для дожигания вредных отходов и другое оборудование. Энергетическая эффективность и степень совершенства такого оборудования определяется тем, насколько широко и правильно был проведен термодинамический анализ еще на этапе их проектирования.

Для анализа процессов трансформации различных видов энергии в таких машинах и установках в термодинамике используется метод циклов, сущность которого состоит в том, что путем некоторого упрощения и идеализации реальных процессов рабочий процесс устройства описывают рядом последовательных термодинамических процессов, в результате которых рабочее тело (обычно газ или пар) приходит в первоначальное состояние. Такие круговые процессы или циклы могут повторяться неограниченное число раз, каждый раз сопровождаясь определенной трансформацией и перераспределением подводимой извне энергии.

Цели

Изучить цикл паротурбиной установки .

Задачи

· Овладеть навыком работы с is(hs) - диаграммой и таблицей свойств водяного пара.

· Изучить теорию о цикле Карно и ц.Ренкина со вторичным перегревания пара и регенеративный цикл в ПТУ.

· Рассчитать ц.Ренкина по заданным параметрам .

· Уметь исследовать и анализировать циклы с помощью диаграмм, построить ц.Ренкина в Pv,Ts,is - координатах .

2 Теоретические сведения

2.1 Цикл Карно

Цикл Карно -- идеальный термодинамический цикл. Тепловая машина Карно, работающая по этому циклу, обладает максимальным КПД из всех машин, у которых максимальная и минимальная температуры осуществляемого цикла совпадают соответственно с максимальной и минимальной температурами цикла Карно. Состоит из 2 адиабатических и 2 изотермических процессов.

Одним из важных свойств цикла Карно является его обратимость: он может быть проведён как в прямом, так и в обратном направлении, при этом энтропия адиабатический изолированной (без теплообмена с окружающей средой) системы не меняется.

Обратимый круговой процесс, в котором совершается превращение теплоты в работу (или работы в теплоту). К. ц. состоит из последовательно чередующихся двух изотермических и двух адиабатных процессов. Превращение теплоты в работу сопровождается переносом рабочим телом двигателя определённого количества теплоты от более нагретого тела (нагревателя) к менее нагретому (холодильнику).

2.2 Цикл Карно на диаграмме P- V (давление - объём), T и S (температура и энтропия)

?Q₁ -- количество теплоты, получаемой рабочим телом от нагревателя,

?Q₂ -- количество теплоты, отдаваемой им холодильнику. Площадь ABCD численно равна работе цикла Карно.

К. ц. осуществляется следующим образом: рабочее тело (например, пар в цилиндре под поршнем) при температуре T₁приводится в соприкосновение с нагревателем, имеющим постоянную температуру T₁, и изотермически получает от него количество теплоты ?Q₁ при этом пар расширяется и совершает работу. Этот процесс изображен отрезком изотермы AB. Затем рабочее тело, расширяясь адиабатически по адиабате BC, охлаждается до температуры T₂. При этой температуре, сжимаясь изотермически CD, рабочее тело отдаёт количество теплоты ?Q₂ холодильнику с температурой T₂.Завершается К. ц. адиабатным процессом DA , возвращающим рабочее тело в исходное термодинамическое состояние. При постоянной разности температур (T₁ -- T₂) между нагревателем и холодильником рабочее тело совершает за один К. ц. работу



 К. ц. обратим, и его можно осуществить в обратной последовательности (в направлении ADCBA. При этом количество теплоты ?Q₂ отбирается у холодильника и вместе с затраченной работой ?А превращенной в теплоту передаётся нагревателю. Тепловой двигатель работает в этом режиме как идеальная холодильная машина.

 К. ц. имеет наивысший кпд

? = ?A/?Q₁ = (T₁ -- T₂)/T₁

 среди всех возможных циклов, осуществляемых в одном и том же температурном интервале (T₁ -- T₂). В этом смысле кпд К. ц. служит мерой эффективности др. рабочих циклов.

Обратимый цикл Карно, осуществляется в интервале Т1 и Т2 изображается в координатах T и S (температура и энтропия) прямоугольникам 1234.

Цикл Карно состоит из четырёх стадий

1. Изотермическое расширение (на рисунке -- процесс 1>2). В начале процесса рабочее тело имеет температуру T₁, то есть температуру нагревателя. Затем тело приводится в контакт с нагревателем, который изотермически (при постоянной температуре) передаёт ему количество теплоты Q₁. При этом объём рабочего тела увеличивается.

2. Адиабатическое (изоэнтропическое) расширение (на рисунке -- процесс 2>3). Рабочее тело отсоединяется от нагревателя и продолжает расширяться без теплообмена с окружающей средой. При этом его температура уменьшается до температуры холодильника.

3. Изотермическое сжатие (на рисунке -- процесс 3>4). Рабочее тело, имеющее к тому времени температуру T₂ приводится в контакт с холодильником и начинает изотермически сжиматься, отдавая холодильнику количество теплоты Q₂.

4. Адиабатическое (изоэнтропическое) сжатие (на рисунке -- процесс 4>1). Рабочее тело отсоединяется от холодильника и сжимается без теплообмена с окружающей средой. При этом его температура увеличивается до температуры нагревателя.

При изотермических процессах температура остаётся постоянной, при адиабатических отсутствует теплообмен, а значит, сохраняется энтропия .

Поэтому цикл Карно удобно представить в координатах T и S (температура и энтропия). Количество теплоты, полученное рабочим телом от нагревателя при изотермическом расширении, равно

.

Аналогично, при изотермическом сжатии рабочее тело отдало холодильнику

.

Отсюда коэффициент полезного действия тепловой машины Карно



2.3 Цикл паротурбинной установки. Принципиальная схема ПТУ Карно

Паротурбинная установка является основой современных тепловых и атомных электростанций. Рабочим телом в таких установках является пар какой-либо жидкости (водяной пар). Основным циклом в паротурбинной установке является цикл Ренкина.

Принципиальна...