ТЭС промышленных предприятий. Расчет турбины

            Министерство образования и науки Украины

Национальный технический университет Украины

Киевский политехнический институт

Кафедра теоретической и промышленной  теплотехники

Расчетная работа

с дисциплины  “ТЭС промышленных  предприятий”

                                                                                          Выполнил: студент 5 курса,                                                                                                  

                                                                                           гр. ЗТП – 21, ТЭФ

                                                                                           Глянь В. В.

                                                                                           зач. книжка №  2101          

                                                                                           вариант № 1                                                

                                                                                            проверил:

                                                                                           к.т.н., доц. Черезов М.М.                                   

2007

Исходные данные

1.   Турбина ПТ - 135/165 - 130 /15

2.   Расход острого пара: D₀ = 750 т/ч (или 208,333 кг/с);

3.   Расход пара внешнему потребителю: D_п = 295 т/ч (или 81,944 кг/с);

4.   Отпуск тепла на отопление: Q_от = 130 МВт;

5.   Температура прямой и обратной сетевой воды: t_пс = 105 ⁰С, t_ос = 70 ⁰С ;

6.   Давление пара в точках отбора турбины:

Точка

0

1

2

3

4

5

6

7

Кон-р

Р_і, МПа

12,75

3,380

2,230

1,260

0,490

0,265

0,152

0,066

0,0034

7.   Относительно - внутренний КПД цилиндров:

8.   Механический и электрический КПД:

Определить удельные расходы условного топлива на выработку электрической и тепловой энергии при работе турбины в заданном режиме эксплуатации.

Рис.1. Принципиальная тепловая схема турбины ПТ - 135/165 - 130 /15

Таблица 1. Параметры пара и воды.

Точки

отбора

пара

Подог-

рева-

тель

Пар в отборах

Пар в подогревателях

Недо-

грев,

Q, ⁰С

Темпе-

ратура

воды,

t_в,

⁰С

Энталь- пия

воды,

h_в,

кДж/кг

Параметры

дренажа

P,

МПа

t,

⁰С

h_t,

кДж/кг

h,

кДж/кг

P',

МПа

t_н',

⁰С

h_н',

кДж/кг

t_др,

⁰С

h_др,

кДж/кг

0

12,75

545

3458

3458

0'

12,11

542

3457

3457

1

ПВД -1

3,380

364

3075

3147

3,211

237

1026

3

234

1009

215

920

2

ПВД -2

2,230

317

2970

2991

2,119

215

922

3

212

907

193

821

3

ПВД -3

1,260

255

2850

2873

1,197

188

797

3

185

785

170

719

3

Д - 0,6

1,260

255

2850

2873

0,588

158

667

-

158

667

-

-

4

ПНД -4

0,490

170

2665

2702

0,465

148

625

5

143

606

149

624

5

ПНД -5

0,265

131

2560

2580

0,252

128

536

5

123

516

128

538

6

ПНД -6

0,152

110

2470

2492

0,144

110

462

6

104

436

110

461

7

ПНД -7

0,066

88

2345

2370

0,063

87

365

7

80

335

87

364

K

Кон - р

0,0034

29

1990

2048

0,0034

26

109

-

26

109

-

-

6

Д- 0,12

0,152

110

2470

2492

0,128

107

447

-

107

448

-

-

6

ВСП

0,152

110

2470

2492

0,125

106

444

6

100

419

105

440

7

НСП

0,066

88

2345

2370

0,056

84

352

7

77

322

84

352

1.  Составление баланса пара и воды.

1.1   . Утечки пара и конденсата :

 кг/с

              Протечки направляются в ПВД - 3  (40%) и в подогреватель уплотнений (60%):

 кг/с

 кг/с

              1.2. Потери с продувкой:

 кг/с

              1.3. Расход питательной воды:

 кг/с

              1.4. Паровая нагрузка котла:

 кг/с

              1.5. Расчет расширителя непрерывной продувки:

Уравнение  теплового баланса расширителя:

Откуда:

Расход концентрата продувки:

2.  Расчет теплофикационной установки.

Откуда:

Тепловой баланс нижнего сетевого подогревателя (НСП):

Расход пара на НСП:

Тепловой баланс верхнего сетевого подогревателя (ВСП):

Расход пара на ВСП:

3.1. Расчет ПВД - 1.

Уравнение теплового баланса:

Расход пара из отбора турбины на ПВД - 1:

3.2. Расчет ПВД - 2.

Уравнение теплового баланса:

 где

Расход пара из отбора турбины на ПВД - 2:

3.3. Расчет подогрева воды в питательном насосе.

В идеальном процессе работа сжатия воды в насосе может быть рассчитана по формуле, кДж/кг:

где при  и 

Учитываем механические и прочие потери насоса с помощью КПД  и определяем внутреннюю работу сжатия воды в насосе и подогрев воды в насосе:

Энтальпия воды после питательного насоса:

3.4. Расчет ПВД - 3.

Уравнение теплового баланса:

где

Расход пара из отбора турбины на ПВД - 3:

3.5. Расчет деаэратора питательной воды.

Составляем уравнение материального баланса деаэратора:

Подставляем ранее найденные величины:

Откуда:

Составляем уравнение теплового баланса деаэратора:

Подставляем числовые значения и D_k4 из уравнения материального баланса:

Откуда:

Определяем D_k4:

3.6. Расчет установки для подогрева и деаэрации добавочной воды.

Уравнение материального баланса атмосферного деаэратора обратного конденсата и

добавочной воды:

,

где

Уравнение теплового баланса охладителя продувочной воды:

,

где 

        (принимаем, что концентрат продувки охлаждается до 40⁰С)

Таким образом, энтальпия очищенной воды на выходе из ОКП равна:

Тепловой баланс подогревателя очищенной воды (ПОВ):

Откуда:

Таким образом, уравнение материального баланса деаэратора добавочной воды примет вид (D_др=пов = D_пов):

Тепловой баланс деаэратора добавочной воды:

где h_ок - энтальпия обратного конденсата (принимаем температуру обратного конденсата 90⁰С, таким образом h_ок = 377 кДж/кг).

к_д - коэффициент потерь тепла деаэратора (принимаем к_д = 1,006)

Откуда:

расход пара на деаэратор: D_д.дв = 3,106 кг/с

расход добавочной воды в конденсатный тракт: D_дв =97,841 кг/с

3.7. Расчет ПНД-4

Уравнение теплового баланса ПНД-4:

Откуда:

3.8. Расчет ПНД-5

Уравнение материального баланса СМ-1:

где

Откуда:

Уравнение теплового баланса СМ-1:

            (2)

Уравнение теплового баланса ПНД-5:

Раскроем скобки с использованием (2):

Подставляем числовые значения:

Получаем уравнение с двумя неизвестными:

                                (4)

                                                            3.9. Расчет ПНД-6

Уравнение материального баланса ПНД-6:

Уравнение теплового баланса СМ-2:

                  (5)

Уравнение теплового баланса ПНД-6:

       (6)

где  

    (7)

Подставим (1) и (5) в (7):

где 

Подставляем численные значения:

Решаем систему из двух уравнений {(4) и (8)} с двумя неизвестными:

Получаем:

,

3.10. Расчет ПНД-7

Уравнение материального баланса ПНД-7:

Откуда:

4. Проверка баланса по воде и пару.

Выхлоп турбины, рассчитанный по водяной стороне:

Выхлоп турбины, рассчитанный по паровой стороне:

Как видно,  при допустимой погрешности расчета 0,5 %.  Баланс сведен.

5. Составление энергетического баланса турбоагрегата.

Таблица 2. Расходы пара и мощности по отсекам турбины.

Отсек турбины

(между отборами)

Интервал

давления

Пропуск пара через отсек

Теплоперепад по отсекам,

Н_отс, кДж/кг

Мощность по отсекам,

W_i, МВт

Обозначение

Формула

Значение,

кг/с

0-1

12,35-3,380

D_0-1

D₀-D_УТ3-D_УШ

206,083

310

63,885

1-2

3,380-2,230

D_1-2

D_0-1-D₁

196,196

156

30,606

2-3

2,230-1,260

D_2-3

D_1-2-D₂

184,511

118

21,772

3-4

1,260-0,490

D_3-4

D_2-3-D_пр-D₃-

- D_Д

91,886

171

15,712

4-5

0,490-0,265

D_4-5

D_3-4-D₄

83,976

122

10,245

5-6

0,265-0,152

D_5-6

D_4-5-D₅

77,595

88

6,828

6-7

0,152-0,066

D_6-7

D_5-6-D₆-D_ВСП-

-D_ПОВ-D_д.дв

35,177

122

4,292

7-К

0,066-0,0034

D_7-k

D_6-7-D₇-D_НСП

2,894

322

0,931

Суммарная внутренняя мощность турбины:

6. Энергетические показатели турбоустановки и турбоагрегата.

Полный расход тепла на турбоустановку, МВт:

где - h_ПВ энтальпия питательной  воды, кДж/кг (h_ПВ = 1009 кДж/кг)

Расход тепла на производственных потребителей, МВт:

Расход тепла на отопление, МВт:

Q_от = 130 МВт

Общий расход тепла на внешних потребителей,МВт:

Расход тепла на турбоустановку по производству электроэнергии, МВт:

Электрическая мощность турбогенератора, МВт: 

КПД турбоустановки по производству электроэнергии:

Удельный расход тепла на производство электроэнергии, кДж/кВт∙ч:

Расчет энергетических показателей ТЭЦ.

P = 13,8 МПа, Т_КА = 550⁰ С, h_КА= 3460 кДж/кг.

Тепловая нагрузка котельного агрегата, мВт:

КПД трубопроводов:

КПД ТЭЦ по производству электроэнергии:

где  - КПД котла (принимаем по данным завода изготовителя).

КПД ТЭЦ по производству и отпуску тепла на отопление:

где  - КПД теплообменников (принимаем по данным завода изготовителя).

Удельный расход условного топлива на производство электроэнергии:

Удельный расход условного топлива на производство тепловой энергии: