Расчет параметров цикла ПГУ

Кафедра ТСУ и ТД

Курсовой проект на тему:

«Расчёт цикла парогазовой установки»

по дисциплине «Техническая термодинамика»

 

 

Выполнил студент гр.428:

Осипов А.А.

Проверил зам.декана ФПЭ:

Горбай С.В.

 

 

Санкт-Петербург

  2010

Описание принципиальной схемы парогазовой установки с высоконапорным парогенератором.

Стремление повысить увеличить термический КПД паротурбинных и газотурбинных установок привело к созданию комбинированных парогазовых циклов. В этих установках работают два рабочих тела: газообразные продукты сгорания топлива и водяной пар. Принципиальная схема такой парогазовой установки с высоконапорным парогенератором представлена на рис. 1. Она состоит из следующего основного оборудования: высоконапорного парогенератора (ВПГ) с промежуточным перегревом пара, паровой конденсационной турбины, газотурбинного агрегата, включающего газовую турбину (ГТ) и компрессор (К).

Установка работает следующим образом: атмосферный воздух, сжатый в компрессоре, подается в высоконапорный парогенератор, работающий на жидком или газообразном топливе, сжигаемом под давлением. Продукты сгорания топлива с требуемой температурой (700 -1100⁰С) поступают в газовую турбину, в которой расширяются до атмосферного давления и затем, охладившись в горячей стороне газового подогревателя до температуры 120-160⁰С, выбрасываются в атмосферу.

Перегретый пар из ВПГ поступает в часть высокого давления (ЧВД) паровой турбины, в которой расширяется до промежуточного давления Р_пп. Далее пар отводится из турбины в промежуточный пароперегреватель, где нагревается до первоначального значения температуры. Вновь перегретый пар возвращается в часть низкого давления (ЧНД) паровой турбины, в которой расширяется до давления в конденсаторе (КД)

Конденсат и конденсатора, под действием конденсатных насосов, прокачивается через систему регенеративных подогревателей, включающую в себя подогреватель низкого давления (ПНД) и деаэратор (Д).

Подогрев воды в них осуществляется паром, отбираемым из отборов турбин.

Подогретая таким образом питательная вода насосом (ПН.) подается в холодную сторону газового подогревателя, где нагревается до температуры кипения и затем направляется в высоконапорный парогенератор.

ВПГ

ГТ

К

ЧВД

ЧНД

ПНД

ПН

КН

ГП

КД

топливо

Д

3      2(2∂)

12               11

6    7 8

(7∂)

9(9∂)

13

4(4∂)            1

5

10

рис.1. Принципиальная схема ПГУ

Расчет тепловой схемы ПГУ.

 

Исходные данные.

Мощность газотурбинной установки 24 МВт

Температура перед газовой турбиной

Параметры воздуха перед компрессором мм. рт. ст. = 0,101 МПа

Параметры пара перед паровой турбиной

Давление в конденсаторе  МПа

Давление в отборах турбины МПа.

Давление в промежуточном парогенераторе МПа.

Внутренний относительный КПД газовой турбины

Внутренний относительный КПД компрессора

Внутренний относительный КПД паровой турбины

Топливо природный газ 33000 кДж/кг

Рабочее тело в ГТУ обладает свойствами воздуха.

 

(рис 2)

T-S-диаграмма цикла ПГУ с ВПГ.

 

Расчет параметров цикла ПГУ.

В качестве определяющего параметра цикла ПТУ при изобарном подводе теплоты принимают степень повышения давления  при адиабатном сжатии в компрессоре. Полезную удельную работу цикла ГТУ можно выразить как разность между действительной удельной работой газовой турбины  и действительной удельной работой сжатия в компрессоре :

                     (1) 

Выразим каждую из этих работ через ее теоретическое значение:

;

Запишем выражение для внутреннего относительного КПД реального цикла ГТУ в следующем виде:

,      (2)

Как известно работа сжатия в компрессоре находится из равенства:

,  (3)

Для действительных циклов ГТУ оптимальная степень сжатия определяется по формуле:

,       (4)

 

 

 Оптимальная степень сжатия для действительных циклов ПГУ.

  

Где коэффициенты m=(K-1)/K; .

При заданных значениях  находим:

6.5

Принимаем 6.5

Из соотношения  находим:

482 К

 

Давление в топке ВПГ:

 МПа

Параметры газа на выходе из газовой турбины при изоэнтропном процессе расширения определяем при условии что т.е.

         ,        (5)

          ,     (6)

               ,          (7) 

Из отношений (6) и (7) следует:

.        (8)

Откуда  К

Давление 0,101 МПа