Контрольная работа № 2
РАСЧЕТ И ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО ЦИКЛА ПАРОСИЛОВОЙ УСТАНОВКИ (ПСУ)
За основной цикл паросиловой установки принят идеальный цикл Ренкина. В этом цикле осуществляется полная конденсация рабочего тела (пара) в конденсаторе. В цикле Ренкина может использоваться перегретый пар.
1.Задание
1.1. Рассчитать и построить цикл паросиловой установки (цикл Ренкина (рис. 2.1). Цикл включает в себя адиабатный процесс 1-2 расширения перегретого пара в турбине, изобарно — изотермический процесс 2-2′ отвода теплоты в конденсаторе, изохорный процесс 2′-3 повышения давления воды питательным насосом, изобарный процесс 3-4 подогрева воды в подогревателе воды до температуры кипения в котле, изобарно — изотермический процесс 4-5 подвода теплоты и парообразования в котле, изобарный процесс 5-1 получения перегретого ненасыщенного пара в пароперегревателе.
1.2. Исследовать влияние параметров пара на характеристики цикла.
Построить графики зависимостей l0, ηt, d0 и x в зависимости от p1, p2 и T1. Сделать выводы о способах улучшения характеристик цикла.

1.3. Исходные данные
Исходные данные — начальное давление p1, давление конца расширения (давление конденсации) p2, температуру перегретого пара t1 выбрать из табл. 3 приложения в соответствии с порядковым номером в групповом журнале. Выбранные исходные данные записать в табл. 2.1.
Таблица 2.1
Исходные данные для расчета цикла ПСУ

№ варианта
p1,Па t1, 0C p2,Па
1 40 400 0,20
2.Методические указания к выполнению расчетов
2.1. Определение параметров в характерных точках цикла
В точке 1 цикла (см. рис. 2.1), соответствующей перегретому пару на входе в турбину, и в точке 2, соответствующей отработавшему (расширившемуся) пару на выходе из турбины, параметры состояния определяются по h-s диаграмме водяного пара (рис. 2.2). Для этого по начальным параметрам пара p1и t1на диаграмме находится точка I (рис. 2.3.) и определяются значения удельного объема v1, энтальпии h1(i1) и энтропии s1 перегретого пара. Затем от точки 1 проводится линия 1-2 адиабатного (изоэнтропного) процесса расширения перегретого пара в турбине до пересечения с изобарой, соответствующей заданному конечному давлению p2 на выходе из турбины. По положению точки 2 определяются численные значения параметров отработавшего пара: v2, h2, s2=s1и степени сухости x2. В точках 2′, 3, 4, и 5 (см. рис. 2.1) параметры состояния воды и пара определяются по справочным таблицам воды и водяного пара (табл. 4 приложения).
Определение параметров рабочего тела в характерных точках
Определение параметров в точке 1
P1=4 ∙106 Па
t1=400℃
h1=3200 кДж/кг
v1=0,05 м3/кг
s1=6,7кДжкг∙К
Определение параметров в точке 2:
P2=0,2 ∙105 Па
ts=60,08℃
v’=0,0010171 м3/кг
v»=7,652 м3/кг
h’=251,48 кДж/кг
h»=2609,2 кДж/кг
r=2357,7 кДж/кг
s’=0,8324 кДжкг∙К
s»=7,9075 кДжкг∙К
s»-s’=7,0726 кДжкг∙К
x=s1-s’s»-s’
x=6,7-0,83247,0726=0,83
h2=h’+rx
h2=251,48 +2357,7∙0,83=2208 кДж/кг
v2=v»x+v’1-x
v2=7,652 ∙0,83+0,00101711-0,83=6,35 м3/кг
s2=s1=6,7кДжкг∙К
t2=ts=60,08℃
Определение параметров в точке 2′
P2’=P2=0,2 ∙105 Па
t2’=ts=60,08℃
h2’=h’=251,48 кДж/кг
v2’=v’=0,0010171 м3/кг
s2’=s’=0,8324 кДжкг∙К
Определение параметров в точке 3
P3=P1=4 ∙106 Па
t3=60,08℃
h3=h’=1087,5 кДж/кг
v3=v’=0,0012520 м3/кг
s3=s’=0,8324 кДжкг∙К
Определение параметров в точке 4
s4=s3=s’=0,8324 кДжкг∙К
P4=P1=4 ∙106 Па
h4=1087,4 кДж/кг
v4=0,00125 м3/кг
s4=2,797 кДжкг∙К
Определение параметров в точке 5:
P5=P3=P1=4 ∙106 Па
t5=250,33℃
h5=h»=2777,4 кДж/кг
v5=v»=0,04981 м3/кг
s5=s»=5,8481 кДжкг∙К
Таблица 2.2
Параметры состояния воды и пара
Обозначение Единицы измерения Точки цикла

1
2
2′
3
4
5
p
Па 4 ∙106
0,2 ∙105
0,2 ∙105
4 ∙106
4 ∙106
4 ∙106
t

400
60,08
60,08
60,08
250,33
250,33
v
м3/кг 0,05
6,35
0,0010171
0,00125
0,00125 56
0,04981
h
кДж/кг 3200
2208
251,48
1087,5
1087,4
2777,4
s
кДж/(кг К) 6,7
6,7
0,8324
0,8324
2,797
5,8481
x
% — 0,83 0 — 0 1

2.2. Расчет характеристик цикл
Рассчитываются следующие характеристики:
полезная работа:
l0=h1-h2, кДжкг;
l0=3200-2208=992 кДжкг
термический КПД: ηt=h1-h2h1-h2′ ;
ηt=3200-22083200-251,48=0,34
удельный расход пара на единицу работы: d0=1h1-h2 ,кгкДж.
d0=13200-2208=0,001 кгкДж
2.3. Исследование цикла
Исследовать влияние начального давления перегретого пара p1, температуры перегретого пара t1 и давления конца расширения p2 на основные показатели цикла: ℓ0, ηt, d0 и х2 . Для этого по изложенной в п. п. 2.1 и 2.2 методике дополнительно рассчитать перечисленные характеристики цикла при P1′ = 0,75P1 и P1″= 1,25P1 при постоянных (исходных) значениях t1 и P2, Затем провести аналогичные расчеты при t1′ = 0,75t1 и t1′′ = 1,25 t1 при постоянных значения P1 и P2 и, наконец, определить P2′ = 0,75P2 и P2″ =1,25P2 при постоянных значениях P1 и t1. Результаты занести в табл. 2.3. Используя полученные данные, построить с соблюдением масштабов графики зависимостей ℓ0, ηt, d0, x2 от P1 , P2, t1. Сделать выводы по результатам исследования.
Таблица 2.3
Результаты исследования цикла ПСУ
Характеристики цикла Постоянные параметры

t1=400℃
p2=2 ∙104 Па
p1=4 ∙106 Па
p2=2 ∙104
t1=400℃
p1=4 ∙106 Па

Переменные параметры

p1’=3 ∙106
p1=4 ∙106
p1»=5 ∙106
t1’=300

t1=400
t1»=500

p2’=1,5 ∙104
p2=2 ∙104
p2»=2,5 ∙104
l0, кДжкг
1024 992
989 754 992
1238 1032 992
958
ηt
0,34 0,34
0,34 0,28 0,34
0,39 0,35 0,34
0,33
d0, кгкДж
0,00098 0,001
0,00101 0,0013 0,001
0,0008 0,00097 0,001
0,00104
x2
0,86 0,83
0,82 0,78 0,83
0,88 0,82 0,83
0,84

Используя полученные данные, построить графики l0, ηt,do,x2 в зависимости от p1, t1 и p2 с соблюдением масштабов. Сделать выводы.

Выводы:
1. Увеличения КПД установки можно добиться увеличением температуры перегретого пара.
2. Уменьшение давления дает меньший эффект для параметров установки, чем увеличение температуры пара.

Контрольная работа № 2 РАСЧЕТ И ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО ЦИКЛА ПАРОСИЛОВОЙ УСТАНОВКИ (ПСУ) За основной цикл паросиловой установки принят идеальны