Термодинамический анализ технической системы
Курсовой проект - Физика
Другие курсовые по предмету Физика
?го процесса, дающего картину целевого потребления энергии всех видов.
Уравнение баланса энергии будет иметь вид:
В нашем случае, рассматривая утилизацию теплового потока дымовых газов будем иметь следующий упрощенный баланс энергии:
Выражение для нахождения энергий будет иметь вид:
- для нахождения энергии воды
- для нахождения энергии дымовых газов
- для нахождения энергии воздушных присосов
В таблицах 3.1-3.3 приведены энергетические балансы для трёх ступеней котла-утилизатора:
Таблица 3.1 - Энергобаланс первой ступени
Приход: Энергия дымовых газов перед ПП1:50,11ГДж/чЭнергия дымовых газов перед ПГ1:42,68ГДж/чЭнергия дымовых газов перед ЭК1:36,11ГДж/чЭнергия воды перед ЭК1:12,31ГДж/чЭнергия воды перед ПГ1:13,67ГДж/чЭнергия воды перед ПП1:19,12ГДж/чСумма прихода:174,01ГДж/чРасход: Энергия дымовых газов после ПП1:42,68ГДж/чЭнергия дымовых газов после ПГ1:36,11ГДж/чЭнергия дымовых газов после ЭК1:34,41ГДж/чЭнергия воды после ЭК1:13,67ГДж/чЭнергия воды после ПГ1:19,12ГДж/чЭнергия воды после ПП1:25,91ГДж/чЭнергия потерь в ПП1:0,35ГДж/чЭнергия потерь в ПГ1:0,51ГДж/чЭнергия потерь в ЭК1:0,19ГДж/чЭнергия потерь на продувку в ПГ1:0,57ГДж/чСумма расхода:173,52ГДж/чДисбаланс:0,48ГДж/чДисбаланс (%):0,28%
Таблица 3.2 - Энергобаланс второй ступени
Приход:Энергия дымовых газов перед ПГ2: 34,41ГДж/чЭнергия дымовых газов перед ЭК2: 19,69ГДж/чЭнергия воды перед ЭК2: 3,06ГДж/чЭнергия воды перед ПГ2: 5,58ГДж/чСумма прихода:62,74ГДж/чРасход:Энергия дымовых газов после ПГ2: 19,69ГДж/чЭнергия дымовых газов после ЭК2: 16,96ГДж/чЭнергия воды после ЭК2: 5,58ГДж/чЭнергия воды после ПГ2: 19,92ГДж/чЭнергия потерь в ПГ2: 0,40ГДж/чЭнергия потерь в ЭК2: 0,23ГДж/чЭнергия потерь на продувку в ПГ2: 0,58ГДж/чСумма расхода:63,35ГДж/чДисбаланс:0,61ГДж/чДисбаланс (%):0,98%
Таблица 3.3 - Энергобаланс третьей ступени
Приход:Энергия газа перед КУВ: 17,14ГДж/чЭнергия воды перед КУВ: 4,65ГДж/чСумма прихода:21,79ГДж/чРасход:Энергия газа после КУВ: 11,24ГДж/чЭнергия воды после КУВ: 10,08ГДж/чЭнергия потерь в КУВ: 0,41ГДж/чСумма расхода:21,73ГДж/чДисбаланс:0,06 Дисбаланс (%):0,29% Таблица 3.4 - Полный энергетический баланс системы
Приход: Энергия питательной воды I-й ступени:Wв1=iп.в1*Dп117,53,31ГДж/чЭнергия питательной воды II-й ступени:Wв2=iп.в2*Dп24,36%3,06ГДж/чЭнергия ПСВ:Wв3=iп.в_1*G6,62%4,65ГДж/чЭнергия прис. воз. в КУП1:Wпр.1=сум(Vд.г*iд.г)0,05%0,03ГДж/чЭнергия прис. воз. в КУП2:Wпр.2=сум(Vд.г*iд.г)0,05%0,03ГДж/чЭнергия прис. воз. в КУВ:Wпр.3=сум(Vд.г*iд.г)0,03%0,02ГДж/чЭнергия ДГ на входе в КУП1:Wд.г.вх=Vд.г*iд.г171,37,11ГДж/чСумма прихода: 100,00,22ГДж/чРасход: Энергия пара на выходе из I-й ступени:Wв11=iп.в.4*Dп136,73,91ГДж/чЭнергия пара на выходе из II-й ступени:Wв22=iп.в.3*Dп227,42,34ГДж/чЭнергия продувки в КУП1:Wпрод1=iп.в3*Dп1*Ппрод10,81%0,57ГДж/чЭнергия продувки в КУП2:Wпрод2=iп.в2*Dп2*Ппрод20,23%0,16ГДж/чЭнергия ОСВ:Wв33=iп.в_2*G14,28,08ГДж/чЭнергия ДГ на выходе из КУВ:Wд.г.вых=Vд.г*iд.г415,94,24ГДж/чСумма расхода:95,41,31ГДж/чПотери Потери в КУП1:Wпот1=ПQос1*Wприх11,48%1,05ГДж/чПотери в КУП2:Wпот2=ПQос2*Wприх20,89%0,63ГДж/чПотери в КУВ:Wпот3=ПQос3*Wприх30,58%0,41ГДж/чПотери на продувку:Wпр=сумм(Dпр*iпр)1,64%1,15ГДж/чСумма потерь:4,59%3,24ГДж/чСумма расхода: 100,00,55 Дисбаланс:0,33ГДж/чДисбаланс (%):0,46%
10.Анализ энергетического баланса системы
В результате составления и расчета энергетического баланса были получены основные энергетические параметры данной когенерационной установки. В частности:
Приход энергии для первой ступени:
Расход энергии для первой ступени:
Дисбаланс энергии для первой ступени:
Приход энергии для второй ступени:
Расход энергии для второй ступени:
Дисбаланс энергии для второй ступени:
Приход энергии для третьей ступени:
Расход энергии для третьей ступени:
Дисбаланс энергии для второй ступени:
Дисбаланс всей установки составил 0,46%, что связано с погрешностями при расчетах и находится в допустимых пределах.
Проведем анализ КПД нашей системы.
КПД ГТУ на данном этапе колеблется в пределах:
Т. к. коэффициент полезного действия у теплового утилизатора больше чем у ГТУ, следовательно общий КПД будет увеличиваться, чем и обусловлено создание подобных систем комбинированной выработки электроэнергии и теплоты.
Из энергетических характеристик видно, что использование производства тепла и электричества в едином технологическом процессе повышает эффективность системы.
Заключение
Для начальных исходных данных были рассчитаны основные параметры необходимые для анализа работы данной когенерационной установки. Были рассчитаны расходы получаемого перегретого пара высокого давления и влажного пара низкого давления, также расход нагреваемой сетевой воды. В процессе расчётов данная когенерационная система была разбита на несколько элементов, в частности на первой ступени котел был разбит на 3 части: пароперегреватель, парогенератор и экономайзер, на второй ступени - на две. В результате был произведен расчет и составлен энергетический и тепловой балансы.
Рассмотрим подробно процессы проходящие в данной установке. В качестве генерации дымовых газов выступает ГТУ, что позволяет выработать электроэнергию с последующим утилизированием дымовых газов в котлах. Дымовые газы поступают сначала в котел для получения перегретого пара. Данный котел разделён на три части: экономайзер, парогенератор и пароперегреват