Регенеративный подогрев питательной воды

Паротурбинная установка с начальными параметрами ро, tо и конечным давлением рк работает по принципу Ренкина с двухступенчатым регенеративным подогревом питательной воды. Тип подогревателя смешивающий (СМ) или поверхностный (ПВ) и относительный внутренний КПД проточной части турбины зoi.

Вариантными расчетами внутреннего КПД установки в зависимости от температуры воды на входе в парогенератор определить термодинамически оптимальную температуру питательной воды. Расчет выполнить для двух вариантов тепловой схемы ПТУ:

• 1. Схема без промежуточного перегрева пара.
• 2. При введении в схему ПТУ промежуточного перегрева пара давлением рпп = (0,15 — 0,2)•ро и температуре tпп = tо.

Повышением энтальпии воды в питательном насосе и потерями давления в пароперегревателе и трубопроводах до подогревателей пренебречь.

Исходные данные к задаче:

ро = 21,5МПа;

tо = 530оС;

рк = 4кПа;

зoi. = 0,86;

тип подогревателя ПВ.

Решение Определяем энтальпии:

ho = 3423кДж/кг; hkt = 1879кДж/кг; hk = 121,41кДж/кг.

Принимаем температуру питательной воды в диапазоне от температуры насыщения в конденсаторе 240C до температуры насыщения в котле 365,71оС. Определяем КПД в зависимости от принятых температур. Оптимальная температура tпвопт будет соответствовать максимальному значению КПД.

1. Схема без промежуточного перегрева.

Рисунок 1 — Схема ПТУ с двумя регенеративными поверхностными подогревателями.

1) Примем t2пв = 100оС, примем подогрев в подогревателе 40оС, недогрев примем 5оС, тогда t1пв = 135оС.

Энтальпии h2пв = 2676,3кДж/кг, h'2пв = 414,85кДж/кг.

h1пв = 2727,4кДж/кг, h'1пв = 567,7кДж/кг.

Давление р2пв = 0,101 325МПа, в отборе р2 = 1,05•0,101 325 = 0,10 639МПа.

Давление р1пв = 0,31 306МПа, в отборе р1 = 1,05•0,31 306 = 0,3287МПа.

Энтальпии пара в отборах.

h2 = 2675,7кДж/кг; h'2 = 417,51кДж/кг;

h1 = 2729,8кДж/кг; h'1 = 575,5кДж/кг.

Определяем относительные расходы отборов б1 = = = 0,7 095;

б2 = = 0,125.

Определяем КПД.

2) Примем t2пв = 150оС, примем подогрев в подогревателе 40оС, недогрев примем 5оС, тогда t1пв = 185оС.

Энтальпии h2пв = 2764,3кДж/кг, h'2пв = 632,2кДж/кг.

h1пв = 2727,42 781,2кДж/кг, h'1пв = 785,3кДж/кг.

Давление р2пв = 0,47 597МПа, в отборе р2 = 1,05•0,47 597 = 0,49 977МПа.

Давление р1пв = 1,1234МПа, в отборе р1 = 1,05•1,1234 = 1,17 957МПа.

Энтальпии пара в отборах.

h2 = 2748,5кДж/кг; h'2 = 636,8кДж/кг;

h1 = 2782,0кДж/кг; h'1 = 789,9кДж/кг.

Определяем относительные расходы отборов б1 = = = 0,0769;

б2 = = 0,236.

Определяем КПД.

3) Примем t2пв = 200оС, примем подогрев в подогревателе 40оС, недогрев примем 5оС, тогда t1пв = 235оС.

Энтальпии h2пв = 2791,4кДж/кг, h'2пв = 852,4кДж/кг.

h1пв = 2801,9кДж/кг, h'1пв = 1013,9кДж/кг.

Давление р2пв = 1,5551МПа, в отборе р2 = 1,05•1,5551 = 1,632 855МПа.

Давление р1пв = 3,0635МПа, в отборе р1 = 1,05•3,0635 = 3,216 675МПа.

Энтальпии пара в отборах.

h2 = 2792,2кДж/кг; h'2 = 858,6кДж/кг;

h1 = 2801,8кДж/кг; h'1 = 1025,5кДж/кг.

Определяем относительные расходы отборов б1 = = = 0,0909;

б2 = = 0,37.

Определяем КПД.

4) Примем t2пв = 250оС, примем подогрев в подогревателе 40оС, недогрев примем 5оС, тогда t1пв = 285оС.

Энтальпии h2пв = 2799,5кДж/кг, h'2пв = 1085,8кДж/кг.

h1пв = 2772,4кДж/кг, h'1пв = 1263,4кДж/кг.

Давление р2пв = 3,9776МПа, в отборе р2 = 1,05•3,9776 = 4,1765МПа.

Давление р1пв = 6,9174МПа, в отборе р1 = 1,05•6,9174 = 7,26 327МПа.

Энтальпии пара в отборах.

h2 = 2798,4кДж/кг; h'2 = 1107,7кДж/кг;

h1 = 2767,4кДж/кг; h'1 = 1283,0кДж/кг.

Определяем относительные расходы отборов б1 = = = 0,119;

б2 = = 0,558.

Определяем КПД Строим зависимость абсолютного внутреннего КПД от температуры питательной воды.

Из графика видно, что оптимальная температура питательной воды соответствует максимальному значению КПД.

tпвопт = 185оС, змакс = 0,4812.

2. Схема с промежуточным перегревом Давление промежуточного перегрева рпп = 0,2•20 = 4МПа.

Определяем энтальпии:

hпп = 3583кДж/кг, hkt = 2075кДж/кг, hк = 121,41кДж/кг.

1) Примем t2пв = 100оС, примем подогрев в подогревателе 40оС, недогрев примем 5оС, тогда t1пв = 135оС.

Энтальпии h2пв = 2676,3кДж/кг, h'2пв = 414,85кДж/кг.

h1пв = 2727,4кДж/кг, h'1пв = 567,7кДж/кг.

Давление р2пв = 0,101 325МПа, в отборе р2 = 1,05•0,101 325 = 0,10 639МПа.

Давление р1пв = 0,31 306МПа, в отборе р1 = 1,05•0,31 306 = 0,3287МПа.

Энтальпии пара в отборах.

h2 = 2675,7кДж/кг; h'2 = 417,51кДж/кг;

h1 = 2729,8кДж/кг; h'1 = 575,5кДж/кг.

Определяем относительные расходы отборов б1 = = = 0,7 095;

б2 = = 0,125.

Определяем КПД.

2) Примем t2пв = 150оС, примем подогрев в подогревателе 40оС, недогрев примем 5оС, тогда t1пв = 185оС.

Энтальпии h2пв = 2764,3кДж/кг, h'2пв = 632,2кДж/кг.

h1пв = 2727,42 781,2кДж/кг, h'1пв = 785,3кДж/кг.

Давление р2пв = 0,47 597МПа, в отборе р2 = 1,05•0,47 597 = 0,49 977МПа.

Давление р1пв = 1,1234МПа, в отборе р1 = 1,05•1,1234 = 1,17 957МПа.

Энтальпии пара в отборах.

h2 = 2748,5кДж/кг; h'2 = 636,8кДж/кг;

h1 = 2782,0кДж/кг; h'1 = 789,9кДж/кг.

Определяем относительные расходы отборов б1 = = = 0,0769;

б2 = = 0,236.

Определяем КПД.

3) Примем t2пв = 200оС, примем подогрев в подогревателе 40оС, недогрев примем 5оС, тогда t1пв = 235оС.

Энтальпии h2пв = 2791,4кДж/кг, h'2пв = 852,4кДж/кг.

h1пв = 2801,9кДж/кг, h'1пв = 1013,9кДж/кг.

Давление р2пв = 1,5551МПа, в отборе р2 = 1,05•1,5551 = 1,632 855МПа.

Давление р1пв = 3,0635МПа, в отборе р1 = 1,05•3,0635 = 3,216 675МПа.

Энтальпии пара в отборах.

h2 = 2792,2кДж/кг; h'2 = 858,6кДж/кг;

h1 = 2801,8кДж/кг; h'1 = 1025,5кДж/кг.

Определяем относительные расходы отборов б1 = = = 0,0909;

б2 = = 0,37.

Определяем КПД.

4) Примем t2пв = 250оС, примем подогрев в подогревателе 40оС, недогрев примем 5оС, тогда t1пв = 285оС.

Энтальпии h2пв = 2799,5кДж/кг, h'2пв = 1085,8кДж/кг.

h1пв = 2772,4кДж/кг, h'1пв = 1263,4кДж/кг.

Давление р2пв = 3,9776МПа, в отборе р2 = 1,05•3,9776 = 4,1765МПа.

Давление р1пв = 6,9174МПа, в отборе р1 = 1,05•6,9174 = 7,26 327МПа.

Энтальпии пара в отборах.

h2 = 2798,4кДж/кг; h'2 = 1107,7кДж/кг;

h1 = 2767,4кДж/кг; h'1 = 1283,0кДж/кг.

Определяем относительные расходы отборов б1 = = = 0,119;

б2 = = 0,558.

Определяем КПД Строим зависимость абсолютного внутреннего КПД от температуры питательной воды Из графика видно, что оптимальная температура питательной воды соответствует максимальному значению КПД.

tпвопт = 185оС, змакс = 0,463.