Графическое представление процесса сжатия в турбокомпрессоре

Паросиловой цикл Ренкина

 

 

Исходные данные:

Давление водяного пара на входе в турбину P₁=102 бар

Температура водяного пара на входе в турбину t₁=463˚C

Давление в конденсаторе P₂=0,05 бар

Энтропийный КПД турбины

Энтропийный КПД насоса

Параметры водяного пара (по 1-s диаграмме водяного пара):

 

 

Допущение: Теплообмен между топочными газами и водой происходит без потерь тепла.

Аналитический расчет парасилового цикла

Расчет проводится как для реального цикла, так и для теоретического.

1-2 s - Изоэнтропный процесс расширения в турбине.

 

1-2 - Реальный процесс расширения в турбине.

 

 

2 s -3’ – Теоретический процесс конденсации.

 

 

2-3’ – Реальный процесс конденсации.

 

 

3’-4 s – Изоэнтропный процесс в насосе.

 

3’-4 – Реальный процесс в насосе.

 

 

4 s -1 – Теоретический процесс в котле-утилизаторе.

 

 

4-1 – Реальный процесс в котле-утилизаторе.

 

 

Теплота и работа обратимого и необратимого циклов.

 

Эти таблицы показывают справедливость 1 закона термодинамики для циклических процессов: q^ц=l^ц.

 

Определение механической мощности парасилового цикла

Энергетический баланс:

 

 

Зависимость энтальпии топочных газов от температуры в расчете на 1 кмоль топлива (без учета диссоциации продуктов сгорания):

 

 (см.)

 

Разность энтальпий топочных газов в расчете на 1 кмоль топлива:

 

 

Расход топлива:  (см.)

Тепловая мощность парогенератора

 

 

В реальном цикле

 

 

Расход воды:

 

 

Механическая мощность паросилового цикла (паротурбинной установки):

 

 

Определение термического КПД цикла

КПД обратимого и необратимого циклов составят соответственно:

 

 

, что очевидно.

Определение эксергетического КПД парасилового цикла

Эксергетический КПД цикла определяется соотношением

 

 

Графическое представление паросилового цикла

Выводы

 

В данной работе рассмотрена упрощенная схема процесса конверсии метана. Рассчитаны основные составляющие этой схемы. Учтены технологические особенности данного процесса. Определены КПД, характеризующие процессы, протекающие в данной системе. Полученные результаты удовлетворяют физическим представлениям.

В данной ЭХТС производится утилизация тепла топочных газов; эта ЭХТС не требует энергозатрат, т.к. механическая мощность паротурбинной установки достаточно велика для удовлетворения потребностей данной ЭХТС в механической работе (турбокомпрессор, питательный насос) и в электроэнергии (насос, подающий холодную воду в водооборотном цикле); возможно также получение некоторого дополнительного количества электроэнергии, которую можно использовать в различных целях.

 

Список литературы

 

1. Смирнов В.А., Шибаева Л.Ф., Миносьянц С.В. Термодинамические расчеты основных процессов в энерго-химико-технологических системах. Учебное пособие. – М.: МХТИ им. Д.И. Менделеева, 1988. – 68 с.

2. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Учебное пособие для вузов / Под ред. чл.-корр. АН СССР П.Г. Романкова. – 10-е изд., перераб. и доп. – Л.: Химия, 1987. – 576 с., ил.