Методические указания к задаче № 1

1. Изобразим схематично солнечную электростанцию башенного типа

(рис. 1).

Рис. 1. Схема солнечной электростанции башенного типа:

1 – солнечная башня; 2 – приемник; 3 – гелиостаты; 4 – паровая турбина; 5 – элек-

трогенератор; 6 – конденсатор; 7 – насос

2. Процесс расширения пара в турбине в h-S – диаграмме (рис. 2).

Рис. 2 Процесс в турбине

O-kt – теоретический; O-k – действительный

3. Теоретический (располагаемый) теплоперепад турбины:

H 0 = h 0 − hkt, кДж/кг,

12

где h 0 – энтальпия пара на входе в турбину – точка 0 (рис. 2). Определя-

ется из таблиц свойств воды и водяного пара по P 0 и t 0. Находим эн-

тропию в этой же точке s 0. hkt – энтальпия пара на выходе из турбины

в теоретическом процессе – точка kt (рис. 2). Определяется из таблиц

свойств воды и водяного пара по P к и s 0 (т.к. процесс 0– kt происходит

при s = const).

4. Действительный теплоперепад турбины:

Нi = H 0 ⋅ç oi, кДж/кг.

5. Энтальпия пара на выходе из турбины в действительном процессе:

hk = h 0 − Hi, кДж/кг.

6. По давлению P к из таблиц свойств воды и водяного пара находим

значение энтальпии конденсата h к′.

7. Расход пара на турбину определяется из основного энергетического

уравнения турбины:

D 0 =

1000 ⋅ N э

Нi ⋅çм ⋅çэ

, кг/с.

8. Расход тепла на турбоустановку:

Q ТУ = D 0 (h 0 − h к), кВт.

9. Удельные потери тепла с поверхности приемника солнечной энергии

за счет излучения:

⎝ 100 ⎠

Из условия известно, что q конв = 0,5 ⋅ q изл, тогда:

Ä q пот = q изл + q конв = 1,5 ⋅ q изл

10. Полная величина тепловых потерь приемника определяется по фор-

муле:

Ä Q пот = Ä q пот ⋅ F пр,

13

⎛ T 0 ⎞

q изл = c 0 ⋅ å пр ⋅ ⎜ ⎟, Вт/м2,

где c 0 = 5,67 Вт/м К 4 – степень излучения абсолютно черного тела.

′

где F пр – площадь поверхности приемника. Задаемся этой величиной в

диапазоне 1 ÷ 7 м2.

11. Количество тепла, полученное приемником от солнца через гелио-

статы, определяется по формуле:

Q пр = Q ТУ + Ä Q пот,

12. Площадь поверхности приемника:

F пр =

Q пр

Е пр

, м2,

где E пр, МВт/м2 – максимальная энергетическая освещенность прием-

ника.

Погрешность вычислений:

å =

F пр − F пр

′

⋅100 ≤ 1 %.

Если расхождение между заданной и полученной величиной площади

находится в допустимых пределах, то расчет считаем законченным.

13. Количество тепла, получаемое приемником от солнца через гелио-

статы, можно рассчитать по формуле:

Q пр = Е г ⋅ n ⋅ F г ⋅ R отр ⋅ А погл.

Тогда, количество гелиостатов:

n =

Q пр

Е г ⋅ F г ⋅ R отр ⋅ А погл

.

14. Мощность солнечной электростанции в случае, если вместо ПТУ

применить кремниевые фотоэлементы, занимающие ту же площадь, что

и зеркала гелиостатов:

ф

14

′

F пр

′

= Е ⋅ n ⋅ F ⋅ç

N э г г фэ.