Термодинамический анализ технической системы

Курсовой проект - Физика

Другие курсовые по предмету Физика

ахождения полезной работы найдем энтальпии рабочего тела в соответствующих точках:

 

 

Полезная работа турбины, отнесенная к единице объема выхлопных газов, будет равна:

 

 

В конце расширения в турбине рабочее тело (газ) будет иметь параметры, представленные в таблице 1.4:

 

Таблица 1.4 - Параметры рабочего тела после ГТУ

Температура ВГ 0С540Энтальпия ВГ действительного состава на 1 м3 ВГкДж/м3741,10Средние объёмные изобарные теплоемкости газов:кДж/(м3*гр)1,372N274,69%0,9957кДж/(м3*гр)1,3330CO22,28%0,0458кДж/(м3*гр)2,0111H2O6,21%0,0994кДж/(м3*гр)1,5993O215,93%0,2233кДж/(м3*гр)1,4021Ar0,89%0,0083кДж/(м3*гр)0,9335 100,00%Энтальпия ВГ на 1м3 ПГкДж/м3 484965.Описание исследуемой подсистемы теплообменная группа

 

В данном курсовом проекте анализируется когенерационная установка, состоящая из трёх ступеней, принципиальная схема которой показана на рисунке 2.1:

 

 

На схеме поток 1г-2г-3г-4г представлен дымовыми газами, охлаждающимися в процессе получения перегретого пара высокого давления 1т1-1т2 на первой ступени, получения влажного пара низкого давления на второй ступени 2т1-2т2 и утилизации тепла в виде водогрейного котла В1-В2.

Рассмотрим подробнее ступени охлаждения дымовых газов.

 

6.Расчет первой ступени подсистемы теплообменная группа

 

Принципиальная схема первой ступени представлена на рисунке 2.2:

Рисунок 2.2 - Схема первой ступени КУП

 

Исходные данные:

Давление пара (избыточное): .

Температура пара: .

Расход пара: .

Степень сухости пара: .

Величина непрерывной продувки: .

Недогрев воды в экономайзере до температуры насыщения: .

Число регенеративных подогревателей: шт.

Температурный напор дымовые газы - вода на выходе дымовых газов из парогенератора: .

Температура дымовых газов на входе: .

Присосы воздуха в пароперегревателе: ПВПП=0,5 %.

Присосы воздуха в парогенераторе: ПВПГ=0,9 %.

Присосы воздуха в экономайзере: ПВЭК=0,4 %.

Рассеяние энергии через ограждающие конструкции для всех теплообменных аппаратов: ПQос=1 %.

Расчет:

Для нахождения расхода топлива составим балансы для двух теплообменников: ПП и ПГ, оговорив перед этим некоторые условия:

Присосы воздуха будем рассматривать как долю от текущего объёма дымовых газов находящихся в данном теплообменном аппарате.

Для составления баланса энергии будем считать присосы воздуха как отдельные потоки, смешивая их затем, и находя параметры смешенных потоков.

Рассеяние энергии через ограждающие конструкции будем считать как долю энергии от прихода тепловых потоков.

Баланс энергии для ПП:

 

 

Баланс энергии для ПГ:

 

 

Разделив правую и левую части второго равенства на и вычтя из левой части первого выражения правую часть второго и из правой части первого выражения левую часть второго будем иметь:

 

Отсюда, выражая , получим:

 

 

Для нахождения необходимо найти неизвестные энтальпии пара в характерных точках, для чего используем программу термодинамических свойств воды и водяного пара:

В точке т4 рабочее тело находиться в состоянии перегретый пар, где его состояние однозначно задается двумя параметрами: температурой и давлением:

 

 

Так как в точке т3 пар находится на линии насыщения, то его энтальпия находиться по формуле:

 

,

 

где значения энтальпии в пограничных точках находиться из программы термодинамических свойств воды и водяного пара.

Значение энтальпии в точке т2 будет находиться по давлению и температуре, т. к. по условию недогрев в экономайзере равен , то определяющая температура будет равна , тогда энтальпия в точке т2:

 

Энтальпию дымовых газов в точке 1г берем из пункта 1.4:

 

 

Значение энтальпии воздуха при :

 

 

Найдем значение :

 

 

Теперь найдем расход топлива по формуле:

 

 

Найдем характеристики пара в точке т1. Температура будет обуславливаться числом регенеративных подогревателей:

 

 

Здесь , а значение - давление в конденсаторе в схеме ГТУ сопряженной с КУ.

 

Значение энтальпии находится из программы термодинамических свойств воды и водяного пара:

 

 

Расход пара до продувки:

 

 

Теперь найдем состав газов, учитывая смешение с присосами. Будем считать, что присосы смешиваются с дымовыми газами перед входом в теплообменник, а затем происходит теплообмен.

 

Таблица 2.1 - Параметры дымовых газов перед смешением

Расход ВГ на м3 ПГ, поступающего в ГТД м3/м3 65,4Температура ВГ 0С540Энтальпия ВГ действительного состава на 1 м3 ВГкДж/м3741,10Средние объёмные изобарные теплоемкости газов:кДж/(м3*гр)1,372N274,69%0,9957кДж/(м3*гр)1,3330CO22,28%0,0458кДж/(м3*гр)2,0111H2O6,21%0,0994кДж/(м3*гр)1,5993O215,93%0,2233кДж/(м3*гр)1,4021Ar0,89%0,0083кДж/(м3*гр)0,9335 100,00%Энтальпия ВГ на 1м3 ПГкДж/м3 48496

Таблица 2.2 - Параметры воздуха

Расход воздуха на метр ПГ, поступающего в ГТД0,3м3/м3Температура20 0ССостав воздуха, объемный содержание N276,1% содержание СО2 0,03% содержание Н2О (соотв. влагосодерж.10 г/кг)2,5% содержание О220,4% содержание аргона (Ar)0,9% сумма контрольная по балансу100,0% Теплоемкость воздуха влажного1,325кДж/(м3*гр)Теплоемкость сухой компоненты1,320кДж/(м3*гр)1,287кДж/(м3*гр)Теплоемкость водяных паров воздуха1,496кДж/(м3*гр)0,0377кДж/(м3*гр)Энтальпия влажного воздуха на метр воздуха 26,49кДж/м3

Для