Материал: Термодинамические основы производства тепловой и электрической энергии на ТЭЦ, КЭС и в районных котельных. Китаев Д.Н., Мартыненко Г.Н

3.3. Анализ показателей эффективности ТЭЦ и КЭС

Анализируя произведенные расчеты, нужно сопоставить затраченное топливо обоих вариантов ТЭЦ и КЭС вместе с котельной и выработку электричества на ТЭЦ и на КЭС.

Экономия топлива в комбинированной установке по сравнению с раздельной установкой составит

Необходимо сопоставить электрические коэффициенты полезного действия ТЭЦ и КЭС.

4. ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Исходные данные, взятые из табл. П.1 по последним двум цифрам зачетной книжки, в рассматриваемом примере следующие: NН = 12,73 МВт, Р1=8,452

МПа, t1=450 °С, ηoi′/ηoi′′ =0,81/0,86, Ротб =410 кПа, РК = Р2 = 4 кПа, DотбН =7,5 кг/с, ηМ = 0,83, ηЭЛ = 0,91, ηк =ηпг = 0,91.

Следуя пункту 2.3.1, наносим на i-S- диаграмму водяного пара точку 1 на пересечении изобары P1 и изотермы t1. Определяем остальные параметры пара по диаграмме. Они имеют следующие значения:

i=3265 кДж/кг, υ=0,036 м3/кг, S=6,53 кДж/(кг·К).

С целью проверки правильности найденных параметров определим их с помощью таблиц перегретого пара (см. табл. П.4). Используя механизм линейной интерполяции, получим следующие значения параметров:

i = 3270 − 3254(8,452 − 8)+ 3270 = 3262,77 кДж/кг, 8 − 9

υ = 0,03821− 0,03354 (8,452 − 8)+ 0,03821= 0,0361 м3/кг, 8 − 9

S = 6,552 − 6,481(8,452 − 8)+ 6,552 = 6,52 кДж/кг. 8 − 9

Анализируя данные, полученные разными способами, делаем вывод о том, что они достаточно близки друг к другу. С целью получения более точных результатов в дальнейшем будем использовать данные, полученные расчетом. Итак, параметры перегретого пара в точке 1 следующие:

Р1=8,452 МПа, t1=450 °С, i1=3262,77 кДж/кг,

21

υ1=0,0361 м3/кг, S1=6,52 кДж/(кг·К).

На пересечении энтропии S1 и давления P2=PК=4 кПа на i-S- диаграмме строим точку 2. В точке 2 пар влажный насыщенный. Определим его параметры по диаграмме:

х=0,758, i=1960 кДж/кг, υ=30 м3/кг, t=25 °С.

Проверим правильность определения параметров. Из таблиц сухого насыщенного пара (см. табл. П.3) для давления P2=PК=4 кПа вспомогательные величины имеют следующие значения:

tн=28,979 °С, υ′= 0,0010041 м3/кг, υ′′ =34,81 м3/кг, i′=121,42 кДж/кг, r =2433 кДж/кг.

Используя формулы (2.10),(2.11), получим значения искомых параметров: ix =121,42 + 2433 0,758 =1965,63 кДж/кг,

υx = 34,81+ (1− 0,758)0,0010041= 34,81 м3/кг. Параметры пара в точке 2 имеют следующие значения:

P2=4 кПа, t2=28,979 °С, х2=0,758, S2=S1=6,52 кДж/(кг·К), υ2=34,81 м3/кг, i2=1965,63 кДж/кг.

На пересечении энтропии S1 и изобары Pотб=410 кПа строится точка 3. Точка 3 лежит в области влажного насыщенного пара. Определим её параметры по диаграмме:

х=0,929, i=2585 кДж/кг, υ=0,46 м3/кг, t=141 °С.

Проверим правильность определения параметров. Из таблиц сухого насыщенного пара (см. табл. П.3) для давления Pотб=410 кПа вспомогательные величины имеют следующие значения:

tн=144,51 °С, υ′= 0,0010845 м3/кг, υ′′ =0,4518 м3/кг, i′=608,5 кДж/кг, r =2131 кДж/кг.

Используя формулы (2.10),(2.11), получим значения искомых параметров: ix = 608,5 + 2131 0,929 = 2588,2 кДж/кг,

υx = 0,4518 + (1− 0,929)0,0010845 = 0,4519 м3/кг. Параметры пара в точке 3 имеют следующие значения:

P3=410 кПа, t3=144,51 °С, х3=0,929, S3=S2=S1=6,52 кДж/(кг·К), υ3=0,4519 м3/кг, i3=2588,2 кДж/кг.

Энтальпию пара в точке 4 определяем по формуле (2.8):

i4 = i1 − (i1 − i3 )ηoi′ = 3262,77 − (3262,77 − 2588,2)0,81= 2716,37 кДж/кг.

22

Точка 4 строится на пересечении линии i4=2716,37 кДж/кг и изобары P3= 410 кПа. Пар в точке 4 влажный насыщенный. Определим параметры по диаграмме:

х=0,986, υ=0,46 м3/кг, S=6,83 кДж/(кг·К).

Проверим правильность определения параметров. Из таблиц сухого насыщенного пара (см. табл. П.3) для давления Pотб=410 кПа, вспомогательные величины имеют следующие значения:

tн=144,51 °С, υ′= 0,0010845 м3/кг, υ′′ =0,4518 м3/кг, r =2131 кДж/кг, S′=1,786 кДж/(кг·К).

Используя формулы (2.11), (2.12), получим значения искомых парамет-

ров:

υx = 0,4518 + (1− 0,986)0,0010845 = 0,4518 м3/кг,

2131

Sx =1,786 + (144,51+ 273,15)0,986 = 6,817 кДж/(кг·К). Параметры пара в точке 4 имеют следующие значения:

Р4=P3=410 кПа, t4=t3=144,51 °С, х4=0,986, S4=6,817 кДж/(кг·К), υ4=0,4518 м3/кг, i4=2716,37 кДж/кг.

Точка 5 находится на пересечении изоэнтропы S4 и изобары P2=PК=4 кПа. В точке 5 пар влажный насыщенный. Определим его параметры по диаграмме:

х=0,798, i=2060 кДж/кг, υ=31 м3/кг.

При проверке достоверности определения параметров точки 5 пользуемся справочными данными точки 2, т.к. они лежат на одной изобаре.

Используя формулы (2.10),(2.11), получим значения искомых параметров: ix =121,42 + 2433 0,798 = 2062,95 кДж/кг,

υx = 34,81+ (1− 0,798)0,0010041= 34,81 м3/кг. Параметры пара в точке 5 имеют следующие значения:

Р5=P2=4 кПа, t5=t2=28,979 °С, х5=0,798, S5=S4=6,817 кДж/(кг·К), υ5=34,81 м3/кг, i5=2062,95 кДж/кг.

Энтальпию пара в точке 6 определяем по формуле (2.9):

i6 = 2716,37 − (2716,37 − 2062,95)0,86 = 2154,42 кДж/кг.

Точка 6 строится на пересечении линии i6=2154,42 кДж/кг и изобары P2= 4 кПа. Пар в точке 6 влажный насыщенный. Определим параметры по диаграмме:

23

х=0,835, υ=32 м3/кг, S=7,15 кДж/(кг·К).

При проверке достоверности определения параметров точки 6 пользуемся справочными данными точки 2, т.к. они лежат на одной изобаре:

tн=28,979 °С, υ′= 0,0010041 м3/кг, υ′′ =34,81 м3/кг, i′=121,42 кДж/кг,

r =2433 кДж/кг, S′=0,4225 кДж/(кг·К).

Используя формулы (2.11),(2.12), получим значения искомых параметров:

υx = 34,81+ (1− 0,835)0,0010041= 34,81 м3/кг,

2433

Sx = 0,4225 + (28,979 + 273,15)0,835 = 7,15 кДж/(кг·К).

Параметры пара в точке 6 имеют следующие значения:

Р6=Р5=P2=4 кПа, t6=t5=t2=28,979 °С, х6=0,835, S6=7,15 кДж/(кг·К), υ6=34,81 м3/кг, i6=2454,42 кДж/кг.

Для удобства построения i-S- диаграммы все параметры точек сведем в таблицу (см. табл. 4.1).

Табл. 4.1

Параметры водяного пара в соответствующих точках

По данным табл. 4.1 строим процессы изменения состояния водяного пара в i-S- диаграмме (рис. 4.1).

24