ita-bazele termodinamicii tehnice

Upload: marius-ibrean

Post on 16-Oct-2015

31 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

ciclurile ita-bazele termodinamicii tehnice

TRANSCRIPT

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