Курсовая работа: Расчет тепловой схемы турбоустановки с турбиной К-1000-60/1500-1

В этой работе задана теплофикационая установка, которая паказана на рис.5.

Рис.5. теплофикационая установка

Прямая и обратная температура в теплофикационой установке:

tпр=110 °С

tобр=65 °С

Количество сетевых подогревателей n=3.      

Нагрев сетевой воды в каждом подогревателе:

ΔtСП=(tпр-tобр)/n=15.0 °С

Температуа сетевой воды в узловых точках теплофикационой установки

tСП1=tобр+ΔtСП=80.0 °С

tСП2=tСП1+ΔtСП=95.0 °С

tСП3=tСП2+ΔtСП=110.0 °С

Расход сетевой воды в теплофикационой установке:

GСП=QТП/[cp(tпр-tобр)]= 609,9 кг/с

По полученным температурам сетевой воды выбераем отборы турбиы, соответствующие с этими температурами. По параметрам отборов определяються энталпии слива из каждого подогревателя:

hсл СП3=h"=f(pV)= 548,79 кДж/кг

hсл СП2=h"=f(pV)= 548,79 кДж/кг

hсл СП1=h"=f(pVI)= 420,80 кДж/кг

Количество пара каждого отбора на входе подогревателей определяется на основании совместного решения уравнений теплового и материального баланса подогревателей. Запишем уравнение ТБ сепратора, учитывающее материальный баланс.

DСП3=GСП.ср.ΔtСП/(hV-hсл СП3)= 17,75 кг/с

DСП2=GСП.ср.ΔtСП-DСП3(hсл СП3-hсл СП2)/(hV-hсл СП2)= 17,75 кг/с       

DСП1=GСП.ср.ΔtСП-DСП2(hсл СП2-hсл СП1)/(hVI-hсл СП1)= 16,81 кг/с

Существуют различные подходы при расчетах тепловых схем турбоустановок по способу задания исходных данных, по определению мощности и потоков пара и воды в элементах тепловой схемы. В [1] анализируются 4 способа задания исходных данных и определяемых величин. Так, например, если задается расход пара на турбину D0, то определяемой величиной при расчете тепловой схемы является электрическая мощность турбоустановки Nэ, и наоборот. При исходном задании величины пропуска пара в конденсатор турбины DK, определяемыми величинами являются D0, и Nэ.

Внутренная Мощность турбины

Наминальный расход пара перед СРК по[4] состовляет D=1836,4 кг/с

Протечки пара через уплотнения штоков клапанов турбины DпрКл=1.8 кг/c

Расход пара через СПП:

DПП2=75,5 кг/c

DПП1=68,8 кг/c

DС=Y=1532,3 кг/c

Протечки пара через уплотнения ЦСД ; DуплКл-ЦНД=1.4 кг/c

Расход пара на входе в ЦСД; D0ЦСД=1346,6 кг/c

Количество пара каждого подогревателя      

DСП1=16,71 кг/c

DСП2=17,75 кг/c

DСП3=17,75 кг/c

расход пара через отсек

Dотс1=D0-DПП2-DпрКл=1759,0 кг/c

Dотс2=Dотс1-DПП1-DI= 1628,6 кг/c

Dотс3=Dотс2-DII= 1565,9кг/c

Dотс4=Dотс3-DIII-Dтп-Gc-Dд-DуплКл-ЦСД= 1314,1 кг/c

Dотс5=Dотс4 -DIV= 1229,74кг/c

Dотс6=Dотс5-DСП2-DСП3-DV-DуплКл-ЦНД = 1125,8 кг/c

Dотс7=Dотс6-DСП1-DVI= 1038,2 кг/c

Dотс8=Dотс7-DVII= 978,5 кг/c

Энталпия рабочего тела после СПП; hПП2= 2937,1 кДж/кг, за ЦНД hk= 2230,5 кДж/кг и перед ЦВД h0= 2776,5 кДж/кг

теплоререпад отсека

Δhотс1=h0-hI= 128,5 кДж/кг

Δhотс2=hI-hII= 47,9 кДж/кг

Δhотс3=hII-hIII= 50,2 кДж/кг

Δhотс4=hПП2-hIV= 102,6 кДж/кг

Δhотс5=hIV-hV= 126,4 кДж/кг

Δhотс6=hV-hVI= 129,4 кДж/кг

Δhотс7=hVI-hVII= 145,6 кДж/кг

Δhотс8=hVII-hk= 202,5 кДж/кг

Используя полученые значения, получаем внутреннюю мощность турбины:

Wi=Σ(Dотсj.Δhотсj)= 1168,0 МВт

КПД генератора и механический КПД турбогенератора приняты соответственно

ηмех= 0.99

ηг= 0.988

мощность на клеммах генератора

Nэ.расч=Wi.ηмех.ηг= 1142,4 МВт

Гарантированная мощность

Nэ=0.98Nэ.расч= 1119,6 МВт

Расход электроэнергии на привод насосов

КПД электроприводов всех наэсов[1]; ηпр= 0.86

Раход рабочего тела через конденсатные и дренажные насосы

Dк= 1082,7 кг/c

DдрП1= 130,6 кг/c

DдрП3= 150,4 кг/c

Повышение энтальпии воды в насосах

ΔhДН1= 2,0 кДж/кг

ΔhДН2= 1.9 кДж/кг

ΔhКН1= 3.2 кДж/кг

ΔhКН2= 3.4 кДж/кг

Для конденсатных насосов перого подъема

NКН1=ΔhКН1.Dk/ηпр= 4,066 МВт

Для конденсатных насосов втоого подъема

NКН2=ΔhКН2.Dk/ηпр= 4,243 МВт

Для дренажных насосов ДН1

NДН1=ΔhДН1.DдрП1/ηпр= 0,304 МВт

Для дренажных насосов ДН2

NДН2=ΔhДН2.DдрП3/ηпр= 0,0337 МВт

Суммарный расход электроэнергии на собственные нужды турбоустановки

NЭ.С.Н=ΣNi= 9,0 МВт

Показатели тепловой экономичности

Расход теплоты на турбоустановку для производства электроэнергии

QЭ=D0(h0-hПВ)-QТ= 3206,6 МВт=11543651,5 МДж/ч

где hп.в -энтальпия питательной воды;

QТ -количество теплоты, отведенной от турбины для внешнего потребления.

Удельный расход теплоты брутто на производство электроэнергии

qЭ=QЭ/(NЭ+NТП)= 10,2 МДж/(кВт.ч)

Электрический КПД брутто

ηЭ=(NЭ+NТП)/QЭ= 36,0 %

Электрический КПД нетто

ηЭ.НТ=(NЭ-NС.Н)/QЭ= 34,6 %

Тепловые расчеты регенеративных подогревателей выполняются 2-х типов: конструктивный и поверочный. При конструкторском расчете определяются поверхность нагрева и конструктивные размеры подогревателя. При поверочном расчете определяется температура одного из теплоносителей или величины подогрева.

В этой работе разберем методику конструкторского теплового расчета. Исходные данные определяются из расчета тепловой схемы или по справочным данным. К ним относятся расход и параметры греющей среды (пара), расход нагреваемой среды (ОК или ПВ), их давление и температуры на входе в подогреватель.

При выполнении тепловых расчетов количество передаваемой теплоты в отдельных элементах подогревателей оценивается по температурам греющей и нагреваемой сред. Так, температура среды на выходе из охладителя конденсата оценивается по формуле:

Tдр = tв’+(5÷10) ºC, где tв’ – температура воды (ОК, ПВ) на входе в подогреватель.

Рис.6. Схема движения сред в ПВД (а) и график изменения температур теплоносителей (б).

ОК – охладитель конденсата;

СП – собственно подогреватель

Из рис.6 видно, что для уменьшения габаритов (размеров) охладителя конденсата через него пропускается только часть воды, проходящей через ПВД (10–20 %).

Минимальный температурный напор в собственно подогревателе, равно как и минимальный температурный напор в охладителе дренажа, выбираются на основании технико-экономического обоснования.

ПВД7

Расход греющего пара Dп7=61,61кг/с

давление пара pп7=2,409 МПа

расход питательной воды Gпв=1882,5 кг/с

температура питательной воды на входе tвхпв= 198 ⁰С

температура питательной воды на выходе tвыхпв=215 ⁰С

доля питательной воды, проходящей через охладитель дренажа Dпвод=20% Gпв

давление питательной воды pпв= 8 МПа

диаметр и толщина стенок трубок dв* δ=24*4          мм

наружный диаметр трубок dн= 32 мм

материал трубок – сталь 20.

Расход слива ПП2 Dпп2= 75,5 кг/с

энталпия слива ПП2 hпп2=1195.7 кДж/кг

Расход греющей среды Dп=Dп7+Dпп2=137,1 кг/с

коэффициент, учитывающий потери теплоты в окружающую среду ηтп= 0.98

Параметры сред в п 7:

Греющий пар:

tп= 222 °С

hn= 2773,6 кДж/кг

hk= 952,9 кДж/кг

Питательная вода:

hвхпв= 846,2 кДж/кг

hвыхпв=922,5 кДж/кг

Определим энтальпию ПВ в точке смешения двух потоков ПВ (ОД + СП)

hc=hвыхпв-[(Dn7.(hп-hk)+Dпп2.(hпп2-hk))ηтп/Gпв]= 854,6 кДж/кг

tc= 199,89 °С

Параметры переохлажденного конденсата определим по УТБ составленного для «черного ящика» (см. схему), в который входят потоки ОК и конденсата греющего пара, а выходят поток ОК с температурой смеси и слив (дренаж) греющего пара П7. Сделано это для того, чтобы избежать решение системы 2–3 уравнений ТБ (в зависимости от числа неизвестных параметров.

hдр=hк-[Gпв(hс-hвхпв)/(Dп.ηтп)]= 929,4 кДж/кг

tдр= 216,9 °С

Расход питательной воды через охладитель дренажа:

Gод= 375,5 кг/с

Параметры питательной воды на выходе из охладителя дренажа определяем по уравнению ТБ для этого элемента:

hвых.одпв=hвхпв+[Dn.(hк-hдр)/Gод]= 854,7 кДж/кг

tвых.одпв= 199,93 °С

Расчет собственно подогревателя:

Тепловой поток:

Qсп=Gпв.(hвыхпв-hс)= 127903,8 кВт

Среднелогарифмический температурный напор:

Δtб=tп-tc= 22,1 °С

Δtм=tп-tвыхпв= 7 °С

Δtср=(Δtб-Δtм)/ln(Δtб/Δtм)= 13,1 °С

Принимаем скорость движения воды в трубках по рекомендациям (1,5...2,5 м/с)

W= 1.5 м/с

Средняя температура питательной воды:

tв.ср=0.5(tвыхпв+tс)= 207,4 °С

Теплофизические параметры для ПВ при ее средней температуре:

ν=f(pпв,tв.ср)= 1,52.10-07 м2/с

λ=f(pпв,tв.ср)= 0,664Вт/(м.К)

μ=f(pпв,tв.ср)= 1,31.10-04 Па.с

Pr=f(pпв,tв.ср)= 0.886    

Число Re: Re=W.dв/ν=2,37.10+05

Коэффициент теплоотдачи от стенки к воде:

α2=0,023λ.Re0,8.Pr0,4/dв= 12081,8 Вт/(м2.К)

Теплопроводность стенки трубы (Ст 20) : λст 20К= 48 Вт/(м.К)

Теплофизические константы для конденсата греющего пара

λк=f(pп,x=0)= 0,646 Вт/(м.К)

ρк=f(pп,x=0)= 837,7 кг/м3

ρп=f(pп,x=1)= 12,1 кг/м3

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11