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