Определение параметров водяного пара

Параметры пара в точках 1 и 2 цикла Ренкина определяются с помощью h-s-диаграммы водяного пара. На диаграмме h-s определяем точки пересечения изобары Р₁=2 МПа и изотермы t₁ =330^оС (рис 1) точка 1. В месте пересечения находим изохору и определяем удельный объем v₁, a также h₁ и s₁. В первой точке будет перегретый пар.

Рис. 1 Определение параметров пара по h-s-диаграмме

Параметры в точке 1:

P₁=2 МПа; t₁=330 ^оС; v₁=0,13 м³/кг;

h₁=3040 Дж/кг; s₂=6,89 кДж/(кг К).

Внутренняя энергия для водяного пара (как простого тела):

u₁=h₁-P₁v₁ =304 010³ -210⁶ 0,13=278 010³ Дж/кг=2780 кДж/кг Так как процесс расширения пара в турбине адиабатный, поэтому для определения параметров во второй точке нужно из точки провести изоэнтропу (s₁=s₂) до пересечения с изобарой Р₂=0,02 МПа. Для определения t₂ следует по изобаре Р₂ подняться до линии сухого насыщенного пара (x=1) и найти, какая изотерма соответствует этой точке.

Параметры в точке 2:

P₂=0,02 МПа; t₂=60^оC; v₂=7,6 м³/кг; х₂=0,85;

h₂=2270 кДж/кг; s₂=6,89 кДж/(кг К);

u₂=h₂ -P₂V₂=2270−0,0210³7,6=2118 кДж/кг.

Температуру в точке 2 можно определить также по таблицам для водяного пара при давлении насыщения Р₂=0,02 МПа. Во второй точке — влажный насыщенный пар, степень сухости которого 0,92.

Определение параметров пара и воды в 3,4,5 и 6 точках цикла ведётся по таблицам термодинамических свойств воды и водяного пара на линии насыщения.

Отработанный пар с параметрами точки 2 полностью конденсируется, поэтому в точке 3 у нас будет конденсат (вода) с температурой t₃=t₂. В точке 3 все параметры определяются для кипящей воды. Затем вода поступает в насос, где давление повышается до первоначального Р₄=Р₁, температура практически не меняется t₄=t₃. Остальные параметры находим по таблице для жидкой фазы. цикл Ренкина паросиловая установка После изобарного подвода теплоты в котле вода сначала закипит (точка 5), затем превратится в сухой насыщенный пар (точка 6). Параметры в этих точках определяются по таблицам для кипящей воды и сухого насыщенного пара, соответственно.

Параметры в точке 3:

Р₃=Р₂=0,02 МПа; t₃=t₂=60^oC; v₃=v=1,0210^-3 м³/кг;

x=0; h₃=h₂=251 кДж/кг; s₃=s₂'=0,83 кДж/(кг К);

u₃=h₃ -P₃v₃=251- 0,0210³1,0210^-3=250,9 кДж/кг.

Параметры в точке 4:

Р₄=Р₁=2 МПа; t₄=60^oC; v₄=v'=1,1710^-3 м³/кг;

x₄=0; h₄=h₃=251 кДж/кг; s₄=s₃=0,83 кДж/(кг К);

u₄=h₄ -P₄v₄=251−210³1,1710^-3=248,6 кДж/кг.

Параметры в точке 5:

Р₅=Р₁=2 МПа; t₅=212^oC; v₅=v'=1,1710^-3 м³/кг;

x₅=0; h₅=h'=908 кДж/кг; s₅=s'=2,44 кДж/(кг К);

u₅=h₅ -P₅v₅=908−210³1,1710^-3=905,6 кДж/кг.

Параметры в точке 6:

Р₆=Р₅=2 МПа; t₆=212^oC; v₆=v''=0,099 м³/кг;

x₆=1; h₆=h''=2799 кДж/кг; s₆=s''=6,34 кДж/(кг К);

u₆=h₆ — P₆v₆=2799−210³0,099=2601 кДж/кг.

Полученные результаты помещены в табл.1.

Таблица 1. Значения параметров и функций состояния в характерных точках цикла Ренкина.

Для инженерных расчётов обычно пренебрегают работой насоса _н, так как она составляет менее 1% от работы турбины _т. Поэтому работа цикла равна работе, получаемой в турбине, и значения энтальпии воды на входе в котёл h₄ равны энтальпии конденсата h₃.

Так как процесс расширения водяного пара в турбине адиабатный, работа цикла паросиловой установки равна:

_ц=_т=h₁ -h₂ =3040−2270=770 кДж/кг Количество подведенной теплоты в изобарном процессе 4−5-6−1:

q₁=h₁-h₄ =h₁-h'₂=3040−251=2789 кДж/кг Находим термический коэффициент полезного действия паросиловой установки:

з₁ =_ц/q₁=770/2789=0,276или 27,6%.

Определяем теоретический удельный расход пара d и теплоты q на единицу полученной работы:

Находим расход пара D и расход теплоты Q:

Начертим схему паросиловой установки (Рис.2):

Рис. 2. Схема паросиловой установки (1 — паровая турбина; 2- конденсатор; 3- насос; 4- паровой котел; 5 -пароперегреватель; 6 — потребитель)