ita-bazele termodinamicii tehnice
DESCRIPTION
ciclurile ita-bazele termodinamicii tehniceTRANSCRIPT
INSTALAIE CU ABUR CU PRENCLZIRE REGENERATIV
INSTALAIE CU ABUR CU PRENCLZIRE REGENERATIV
I SUPRANCLZIRE INTERMEDIAR- exemplu de calcul -
O central cu abur funcioneaz dup schema din figura 1. Generatorul de vapori produce un debit t/h abur supranclzit la presiunea bar i temperatura oC. Destinderea aburului n TIP are loc adiabatic reversibil, pn la presiunea bar. Dup supranclzirea intermediar aburul are temperatura oC, iar destinderea n TJP are loc adiabatic, reversibil, pn la presiunea bar. Din condensator se consider c rezult lichid la stare de saturaie. nainte de introducerea n generatorul de vapori, condensul este prenclzit n dou trepte egale de temperatur ntr-un schimbtor de cldur de suprafa (SCS) i un schimbtor de cldur de amestec - degazor (SCA). SCS este nclzit cu abur extras de la o priz a TJP, la o presiune la care temperatura de condensare s fie mai mare dect temperatura de ieire a apei: oC. Condensul rezultat, la stare de saturaie, este introdus n condensator. n SCA prin amestecarea aburului extras de la evacuarea TIP cu apa fierbinte rezultat din SCS, rezult ap la stare de saturaie. Procesele de pompare se consider adiabatice reversibile.Figura 1 Schema de funcionare
Se cer:
1. S se reprezinte ciclul de funcionare n diagrama T-s.2. S se determine valorile parametrilor de stare n punctele principale ale schemei.
3. S se calculeze fraciunile din debitul total de abur care sunt utilizate n cele dou schimbtoare de cldur.
4. S se calculeze puterea electric obinut de la turbin i puterile necesare pompelor de circulaie. Randamentul grupului turbo-generator este , iar randamentul pompelor .5. S se calculeze consumul orar de combustibil i consumul specific, dac se utilizeaz un combustibil solid cu puterea caloric inferioar kJ/kg. Randamentul generatorului de vapori este
6. S se calculeze debitul de ap de rcire necesar condensatorului, dac apa de rcire se nclzete cu oC la trecerea prin el. Pentru ap kJ/kgK.7. S se calculeze randamentul termic teoretic al ciclului i randamentul centralei.
Rezolvare.
1. Reprezentarea ciclului n diagrama T-s este prezentat n figura 2.Fig. 2 Reprezentarea ciclului n diagrama T-s.2. Determinarea parametrilor de stare. Punctul 1.
Se utilizeaz diagrama h-s n care punctul care figureaz starea 1 se gsete la intersecia izobarei bar cu izoterma oC (figura 3), rezultnd:
m3/kg; kJ/kg; kJ/kgK
Se pot utiliza i "Tabelele de ap i abur supranclzit" din care pentru presiunea bar i temperatura oC rezult:
m3/kg; kJ/kg; kJ/kgK
Punctul 2.
Se utilizeaz diagrama h-s n care punctul 2 se afl la intersecia izobarei bar cu verticala care trece prin punctul 1 stabilit anterior (izentropa kJ/kgK = const. - destindere adiabatic reversibil), rezultnd:
oC; m3/kg; kJ/kg;
Se pot utiliza i "Tabelele de ap i abur supranclzit" din care, pentru presiunea bar i entropia kJ/kgK, rezult prin interpolare:
oC; m3/kg; kJ/kg;
Punctul 3.
Se utilizeaz diagrama h-s n care punctul care figureaz starea 3 se gsete la intersecia izobarei bar cu izoterma oC (figura 3), rezultnd:
m3/kg; kJ/kg; kJ/kgK
Se pot utiliza i "Tabelele de ap i abur supranclzit" din care pentru presiunea bar i temperatura oC rezult:
m3/kg; kJ/kg; kJ/kgK
Punctul 4.
Se utilizeaz diagrama h-s n care punctul 4 se afl la intersecia izobarei bar cu verticala care trece prin punctul 3 stabilit anterior (izentropa kJ/kgK = const. - destindere adiabatic reversibil), rezultnd:
oC; m3/kg; kJ/kg;
Se pot utiliza i "Tabelele de ap i abur la stare de saturaie - n funcie de presiune" din care, pentru presiunea bar rezult urmtoarele proprieti la saturaie:
oC
m3/kg m3/kg
kJ/kg kJ/kg kJ/kgK kJ/kgK
Cu aceste valori pot fi determinai parametrii punctului 4:
kJ/kgK (destindere adiabatic reversibil)
m3/kg kJ/kg
Punctul 5.
Starea 5 este stare de lichid la saturaie la presiunea bar i ca urmare rezult:
bar; oC;
m3/kg; kJ/kg; kJ/kgK
Punctul 6.
Se consider c apa este fluid incompresibil avnd volumul specificm3/kg, respectiv densitatea kg/m3 i cldura specific kJ/kgK.
Pompa P1 trebuie s ridice presiunea de la presiunea de condensare bar la presiunea de funcionare a SCA: . In ipoteza procesului adiabatic, reversibil (kJ/kg), entalpia dup pompa P1 se calculeaz cu relaia:
kJ/kg
Temperatura rezult din ecuaia caloric de stare: oC
Fig. 3. Reprezentarea destinderii n turbine n diagrama h-s
Punctul 7.
Prenclzirea condensului trebuie s se fac n trepte aproximativ egale de temperatur pe cele dou schimbtoare de cldur, temperatura final la care trebuie s se ajung fiind temperatura . Aceasta este temperatura de saturaie la presiunea bar.
Din "Tabelele de ap i abur la stare de saturaie - funcie de presiune" la presiunea bar, rezult: oC
i ca urmare temperatura de ieire din SCS va fi: oC;
Rezult: m3/kg;
kJ/kg
kJ/kgK
Punctul 8.
Starea 8 este stare de lichid la saturaie la presiunea bar i ca urmare rezult:
oC;
m3/kg; kJ/kg; kJ/kgK
Punctul 9.
Se consider c apa este fluid incompresibil avnd volumul specificm3/kg, respectiv densitatea kg/m3 i cldura specific kJ/kgK.
Pompa P2 trebuie s ridice presiunea de la presiunea de funcionare a SCA bar la presiunea de funcionare a generatorului de vapori: bar. In ipoteza procesului adiabatic, reversibil (kJ/kg), entalpia dup pompa P2 se calculeaz cu relaia:
kJ/kg
Temperatura rezult din ecuaia caloric de stare pentru ap: oC
Punctul 10.
Temperatura de condensare a aburului n SCS trebuind s fie cu 10...20 grade mai mare dect temperatura de ieire a apei oC, se alege ca temperatur de saturaie o valoare: oC. Din "Tabelele de ap i abur la stare de saturaie - funcie de presiune" rezult c la aceast temperatur presiunea de saturaie este de cca. 4,8 bar. Se va alege pentru presiunea la priza turbinei TJP o valoare apropiat de valoarea stabilit mai nainte, astfel nct s corespund unei izobare care este figurat n diagrama h-s. Se alege n acest mod: bar.
Ca urmare, punctul 10 se va gsi n diagram la intersecia izobarei bar cu dreapta vertical care unete punctele 3 i 4 ( destindere adiabatic reversibil la kJ/kgK). Rezult din citirea diagramei:
oC; m3/kg; kJ/kg.
Se pot utiliza i "Tabelele de ap i abur supranclzit" din care, pentru presiunea bar i entropia kJ/kgK, rezult prin interpolare:
oC; m3/kg; kJ/kg.
Punctul 11
Starea 11 este stare de lichid la saturaie la presiunea bar i ca urmare din "Tabelele de ap i abur la stare de saturaie - funcie de presiune" rezult:
oC;
m3/kg; kJ/kg; kJ/kgK
Rezultatele sunt centralizate n tabelul 1: Tabelul 1Parametrii de stare n punctele ciclului
Pctp [bar]t [oC]v [m3/kg]h [kJ/kg]s [kJ/kgK]x
16045033000,0526,720-
22029030000,1206,720-
32036031500,1406,980-
40,145,0221012,406,9800,843
50,145,0191,90,0010,6490
62046,3193,90,0010,649-
720129,3541,10,0011,622-
820212,4908,50,0012,4470
960218,1912,50,0012,447-
10518528220,4006,980-
115151,8640,10,0011,8600
3. Determinarea fraciunilor din debitul de abur utilizate pentru prenclzire se face pe baza bilanului termic al SCA i SCS, considernd aceste aparate ca sisteme deschise izolate i neglijnd variaia energiilor cinetice i poteniale. n aceste ipoteze, conform principiului nti al termodinamicii, fluxul de entalpie se conserv
Fig.4. Schema de bilan termic a prenclzitoarelor
Prenclzitorul de amestec SCA
Bilanul termic se exprim:
de unde rezult:
Prenclzitorul de suprafa SCS
Bilanul termic se exprim:
de unde rezult:
4. innd seama de faptul ca prin turbine nu circul tot debitul de abur, fiind extrase fraciunile a1 i a2 pentru prenclzirea apei de alimentare a generatorului de vapori, lucrul mecanic produs de turbin, aceasta fiind alimentat cu 1 kg de abur se exprim:
Puterea electric obinut este:
kW
Lucrul mecanic de pompare al pompei P1, pentru 1 kg de abur produs de generatorul de vapori este
kJ/kg
Puterea necesar pompei P1
kW
Lucrul mecanic de pompare al pompei P2, pentru 1 kg de abur produs de generatorul de vapori este
kJ/kg
Puterea necesar pompei P1
kW
5. Cldura primit de la sursa cald este cldura corespunztoare proceselor izobare de nclzire 9-1 i respectiv 2-3. innd cont de debitele de abur, rezult:
Ecuaia de bilan termic a generatorului de vapori se scrie: [kJ/h]de unde, consumul orar de combustibil are valoarea:
kg/h
Consumul specific efectiv de combustibil se exprim
kg/kWh
6. Cldura cedat sursei reci (apei de rcire) rezult din bilanul termic al condensatorului:
de unde:
i rezult debitul de ap de rcire:
kg/s
sau debitul volumic orar:
m3/h
Fig. 5 schema de bilan termic
a condensatorului
7. Randamentul termic teoretic al ciclului se calculeaz cu relaia general:
Randamentul efectiv al centralei se determin cu formula:
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
qSR
qSC
(1-a1)
(1)
(1-a1)
(a2)
(1-a1-a2)
(1-a1)
(a2)
(a1)
(1)
P2
P1
Cd
G
TJP
TIP
SI2
SI1
GV
SCS
SCA
7
2
8
SCA
(1-a1)
(a1)
(1)
6
7
10
11
(1-a1)
(1-a1)
(a2)
(a2)
SCS
qSR
(1-a1)
(a2)
(1-a1-a2)
11
5
4
_1332657290.unknown
_1332660520.unknown
_1332662845.unknown
_1332665018.unknown
_1332665656.unknown
_1332675155.unknown
_1332687682.unknown
_1332688822.unknown
_1332689784.unknown
_1332690096.unknown
_1332690323.unknown
_1332690472.unknown
_1332690213.unknown
_1332690002.unknown
_1332689251.unknown
_1332688344.unknown
_1332688520.unknown
_1332688277.unknown
_1332675937.unknown
_1332676017.unknown
_1332676175.unknown
_1332675841.unknown
_1332673664.unknown
_1332674148.unknown
_1332674173.unknown
_1332673762.unknown
_1332666369.unknown
_1332666457.unknown
_1332665896.unknown
_1332665120.unknown
_1332665229.unknown
_1332665303.unknown
_1332665311.unknown
_1332665285.unknown
_1332665188.unknown
_1332665094.unknown
_1332665111.unknown
_1332665066.unknown
_1332663277.unknown
_1332664287.unknown
_1332664448.unknown
_1332664841.unknown
_1332664959.unknown
_1332664831.unknown
_1332664375.unknown
_1332663582.unknown
_1332663836.unknown
_1332663360.unknown
_1332663086.unknown
_1332663203.unknown
_1332663234.unknown
_1332663098.unknown
_1332663012.unknown
_1332663041.unknown
_1332662982.unknown
_1332661955.unknown
_1332662430.unknown
_1332662749.unknown
_1332662784.unknown
_1332662728.unknown
_1332662218.unknown
_1332662270.unknown
_1332661976.unknown
_1332661272.unknown
_1332661344.unknown
_1332661497.unknown
_1332661774.unknown
_1332661317.unknown
_1332660620.unknown
_1332660997.unknown
_1332661028.unknown
_1332660824.unknown
_1332660845.unknown
_1332660687.unknown
_1332660569.unknown
_1332658932.unknown
_1332659390.unknown
_1332660119.unknown
_1332660195.unknown
_1332660314.unknown
_1332660147.unknown
_1332659481.unknown
_1332659701.unknown
_1332659807.unknown
_1332659949.unknown
_1332659651.unknown
_1332659462.unknown
_1332659148.unknown
_1332659332.unknown
_1332659359.unknown
_1332659193.unknown
_1332659013.unknown
_1332658947.unknown
_1332658986.unknown
_1332658531.unknown
_1332658787.unknown
_1332658885.unknown
_1332658917.unknown
_1332658825.unknown
_1332658724.unknown
_1332658749.unknown
_1332658575.unknown
_1332658565.unknown
_1332657841.unknown
_1332658324.unknown
_1332657762.unknown
_1332657784.unknown
_1332657559.unknown
_1332653646.unknown
_1332654553.unknown
_1332657063.unknown
_1332657217.unknown
_1332657270.unknown
_1332656934.unknown
_1332656958.unknown
_1332654750.unknown
_1332654250.unknown
_1332654374.unknown
_1332653722.unknown
_1332653069.unknown
_1332653203.unknown
_1332653324.unknown
_1332653140.unknown
_1332652962.unknown
_1332652988.unknown
_1332652913.unknown