Министерство образования Российской Федерации Ивановский государственный энергетический университет Кафедра теоретических основ теплотехники

Министерство образования Российской Федерации
Ивановский государственный энергетический университет
Кафедра теоретических основ теплотехники
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕПЛОТЕХНИКИ
ТЕХНИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА
ЧАСТЬ 2
Программа дисциплины, методические указания и задания
для выполнения курсовой работы
для студентов заочного факультета специальностей 100500 и 100700
Иваново 2000
Составители:
И.М. Чухин
М.И. Частухина
Т.Е. Созинова
Редактор
А.А. Варенцов
Данные методические указания предназначены для студентов специальностей 100500 и 100700 заочного факультета. Они включают программу дисциплины "Теоретические основы теплотехники" — раздел "Техническая термодинамика", часть 2, методические указания и задания для выполнения курсовой работы по теме "Циклы паротурбинных установок". Программа дисциплины содержит требования государственного образовательного стандарта
(ГОС), перечень всех тем, их объем, формы занятий и список рекомендуемой
литературы по данной дисциплине. Методические указания к выполнению
курсовой работы содержат варианты заданий, порядок расчета и требования к
ее оформлению. Расчет и анализ тепловой экономичности циклов ПТУ предлагается выполнять с последовательным их усложнением: от простого цикла
до теплофикационного с регенерацией и вторичным перегревом пара. В заданиях присутствуют элементы оптимизации тепловой экономичности циклов
ПТУ.
Методические указания утверждены цикловой методической комиссией
ТЭФ.
Рецензент
кафедра теоретических основ теплотехники Ивановского государственного
энергетического университета
-2-
1. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
"ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕПЛОТЕХНИКИ"
раздел "ТЕХНИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА". Часть 2
1.1. СОДЕРЖАНИЕ ГОС ПО ДИСЦИПЛИНЕ
Минимум содержания образовательной программы подготовки инженеров по специальностям 100500 — тепловые электрические станции и 100700
— промышленная теплоэнергетика:
Индекс
Наименование дисциплин и их основные разделы
ОПД.00 Общепрофессиональные дисциплины направления
ОПД.01 "Теоретические основы теплотехники"
Техническая термодинамика
Первый закон термодинамики; второй закон термодинамики; реальные газы; водяной пар; термодинамические свойства
реальных газов; P,v- диаграмма; таблицы термодинамических
свойств веществ; истечения из сопел; дросселирование;
циклы паротурбинных установок; тепловой и энергетический балансы паротурбинной установки; газовые циклы;
схемы, циклы и термический КПД двигателей и холодильных установок; основы химической термодинамики.
Теплообмен
Способы теплообмена; дифференциальное уравнение теплопроводности; система дифференциальных уравнений конвективного теплообмена; применение методов подобия и размерностей к изучению процессов конвективного теплообмена;
теплоотдача и гидравлическое сопротивление при вынужденном обтекании трубы и пучка труб; расчет коэффициентов
теплоотдачи; законы теплового излучения; массообмен; молекулярная диффузия, концентрационная диффузия; термодиффузия; поток массы; вектор плотности потока массы; математическое описание процессов массо-и теплообмена; теплогидравлический расчет теплообменных аппаратов.
Ко второй части технической термодинамики относится выделенный
ным шрифтом текст ГОС.
-3-
Часов
2124
509
жир-
При составлении рабочей программы были учтены требования ГОС по
данным специальностям, по математической и общим естественнонаучным
дисциплинам — ЕН, общепрофессиональным дисциплинам – ОПД и по специальной подготовке — СП.
1.2. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ КУРСА "ТЕХНИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА".
Часть 2
№
темы
1
10
Объем, часы
Содержание курса
Лекц.
(л.)
3
16
4
2
6 семестр — экзамен
Техническая работа. Эксергия
в потоке
Прак.
(пр.)
4
8
2
Лаб.
(л.р.)
5
12
—
Литература
Сам.
раб.
6
7
К.Р.
— 1,2,4,6,7
Подготовка и использование рабочего тела в теплоэнергетической установке. Понятие об индикаторной диаграмме. Работа проталкивания. Работа изменения объема, работа изменения давления в потоке, техническая работа.
Техническая работа при сжатии и расширении и ее изображение в диаграммах P,v, T,s, h,s для идеальных газов и водяного пара. Эксергия в потоке и ее
определение. Представление эксергии в потоке в термодинамических диаграммах. Потери эксергии в потоке за счет трения.
1
11
2
3
4
5
6
7
Истечение газов и паров. Первый за- 3 л. 2 пр. 4 л.р. — 1,2,4,
кон термодинамики для потока
6,7
Основные характеристики и допущения, принятые при изучении потока.
Уравнение неразрывности или сплошности. Закон сохранения энергии для
потока. Аналитическое выражение первого закона термодинамики для потока. Анализ адиабатного процесса истечения через сопловой канал. Скорость
-4-
истечения. Скорость звука. Критическая скорость и критические параметры
при истечении через сопло. Суживающееся и комбинированное сопла. Расчет
суживающегося и комбинированного сопел при идеальном истечении. Особенности расчета истечения водяного пара. Истечение с потерями, коэффициент потери энергии сопла, скоростной коэффициент, коэффициент расхода.
Особенности расчета истечения через сопло с начальной скоростью больше
нуля. Течение по длинным трубам. Истечение через диффузор. Торможение
потока: условия торможения и параметры заторможенного потока.
1
12
2
Дросселирование газов и паров
3
1 л.
4
1 пр.
5
—
6
—
7
1,2,4,6,7
Дросселирование при истечении. Эффект Джоуля–Томсона. Температура
инверсии. Дросселирование водяного пара. Техническое применение процесса дросселирования. Потеря работоспособности рабочего тела при дросселировании.
1
13
2
Смешение газов и паров
3
1 л.
4
5
1 пр. 4 л.р.
6
—
7
1,2,3,6
Методы смешения и определение параметров смеси: смешение в объеме,
смешение в потоке, смешение при заполнении объема. Оценка необратимости
процессов смешения при наличии и отсутствии теплообмена с внешней средой.
1
14
2
3
4
5
6
7
Циклы газовых двигателей
2 л.
4 л.р.
1,2,3,6,7
Циклы поршневых двигателей внутреннего сгорания (ДВС).
Цикл и индикаторная диаграмма ДВС с подводом теплоты при постоянном
объеме. Цикл с подводом теплоты при постоянном давлении. Цикл со смешанным подводом теплоты. Оценка термодинамического совершенства циклов ДВС. Распределение эксергетических потерь в ДВС.
-5-
Циклы газотурбинных установок (ГТУ).
Принципиальная схема и цикл ГТУ с подводом теплоты при постоянном
давлении. ГТУ с замкнутым и разомкнутым процессами. КПД идеальной
ГТУ. Влияние необратимости процессов на КПД установки. Оптимальная
степень повышения давления. Методы повышения тепловой экономичности
ГТУ. Циклы ГТУ с регенерацией. Многоступенчатое сжатие с промежуточным охлаждением и многоступенчатым подводом теплоты в ГТУ. Распределение эксергетических потерь в ГТУ.
Циклы реактивных двигателей.
Принцип использования реактивной силы. Циклы реактивных двигателей:
схема и цикл прямоточного реактивного двигателя, схема и цикл турбореактивного двигателя, схема и принцип работы реактивного двигателя на органическом топливе.
1
15
2
Циклы паротурбинных установок
3
3-л
4
2-пр
5
6
7
— К.Р. 1,2,5,6,7,8
Принципиальная схема и цикл паротурбинной установки (ПТУ) на насыщенном водяном паре (цикл Карно). Практическая целесообразность использования цикла ПТУ на перегретом водяном паре и сжатии рабочего тела в
жидкой фазе (цикл Ренкина). Идеальный цикл паротурбинной установки и ее
КПД. Энергетический баланс идеальной паротурбинной установки. Цикл паротурбинной установки при необратимом адиабатном расширении пара и его
тепловая экономичность. Влияние начальных параметров и конечного давления на тепловую экономичность ПТУ. Промежуточный перегрев пара и его
влияние на экономичность ПТУ. Выбор оптимального давления вторичного
перегрева пара. Циклы при сверхкритических параметрах. Предельный регенеративный цикл и его КПД. Регенеративные циклы ПТУ при постоянном
количестве работающего тела и при отборах пара на регенерацию. Термиче-
-6-
ский и внутренний абсолютный КПД регенеративного цикла ПТУ. Удельные
расходы пара и теплоты в ПТУ. Уменьшение относительных потерь теплоты
в конденсаторе регенеративной ПТУ по сравнению с аналогичной ПТУ без
регенерации. Выбор оптимальных давлений отборов пара на регенерацию.
Термодинамические основы теплофикации. Эксергетические потери цикла
ПТУ. Особенности циклов атомных электростанций с паровым, газовым и
другими рабочими телами.
1
16
2
3
1 л.
Сложные циклы
4
—
5
—
6
—
7
1,2,5,6,7
Преимущества и недостатки водяного пара как рабочего тела. Двойные паро-паровые циклы. Цикл ртутно-водяной бинарной установки и его КПД.
Сравнение достоинств и недостатков паровых и газовых циклов. Задача повышения средней термодинамической температуры подвода теплоты. Комбинированные парогазовые циклы (ПГУ). ПГУ с котлом-утилизатором, с высоконапорным парогенератором, с низконапорным парогенератором, полузависимая схема ПГУ.
1
17
2
Циклы холодильных установок
3
1 л.
4
—
5
—
6
—
7
1,2,5,6,7
Обратный цикл Карно. Идеальный цикл холодильной установки, холодильный коэффициент, холодопроизводительность. Схема и цикл воздушной
холодильной машины. Циклы паровых компрессорных холодильных установок. Пароэжекторные холодильные установки.
Термодинамический принцип преобразования теплоты.
Три принципа установок преобразования теплоты. Термодинамические
принципы преобразования теплоты. Трансформаторы теплоты: понижающие,
повышающие, отопление при помощи тепловых насосов; цикл для совмест-
-7-
ного получения теплоты и холода.
1
2
18* Элементы химической термодинамики
3
—
4
—
5
—
6
—
7
1,2
* Разделы темы 18 изучаются в порядке ознакомления.
Первый закон термохимии. Химическая составляющая внутренней энергии. Тепловые эффекты реакции. Закон Гесса и его следствие. Зависимость
теплового эффекта от температуры. Стандартный тепловой эффект. Второй
закон термодинамики, химическое равновесие. Максимальная полезная работа. Уравнение максимальной работы. Закон действующих масс. Константа
равновесия и степень диссоциации. Максимальная работа реакции и константа равновесия. Тепловая теорема Нернста. Вычислительные константы равновесия.
-8-
Практические занятия
№
Тема
Число часов
1
Работа изменения давления в потоке при расширении и сжатии, эксергия в потоке.
Истечение газов и паров. Первый закон термодинамики для
потока
Дросселирование газов и паров.
Процессы смешения газов и паров
Циклы паротурбинных установок
2
Циклы парогазовых установок.
Циклы холодильных установок
2
2
3
4
2
2
Лабораторные работы
№
1
2
3
Название
Истечение воздуха через суживающееся сопло
Исследование процесса смешения двух потоков воздуха
Анализ тепловой экономичности циклов газотурбинных
установок (на ЭВМ)
Число часов
4
4
4
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Для теоретического курса
1. Коновалов В.И. Техническая термодинамика. – Иваново: Иван. гос. энерг.
ун-т, 2005 или 1995. – 464 с.
2. Коновалов В.И. Элементарная техническая тнрмодинамика. – Иваново:
Иван. гос. ун-т, 1999. – 194 с.
3. Кириллин В.А., Сычев В.В., Шейндлин А.Е. Техническая термодинамика.
– М.: Энергоиздат, 1983. – 416 с.
4. Коновалов В.И. Смешения и газовые циклы в теплоэнергетических установках: Учебное пособие / Иван. энерг. ин-т им. В.И. Ленина – Иваново,
-9-
1985. – 52с.
5. Коновалов В.И. Термодинамический анализ процессов в теплоэнергетических установках: Учебное пособие / Иван. энерг. ин-т им. В.И. Ленина –
Иваново, 1980. – 64 с.
6. Коновалов В.И., Термодинамические циклы современных и перспективных паровых и парогазовых теплоэнергетических установок: Учебное пособие / Иван. энерг. ин-т им. В.И. Ленина – Иваново, 1982. – 68 с.
Для практических занятий
6. Коновалов В.И., Частухина М.И., Девочкина С.И. Техническая термодинамика: Учебное пособие / Иван. энерг. ин-т им. В.И. Ленина – Иваново,
1991. – 96 с. (шифр библиотеки ИГЭУ № 691)
7. Пакет практических задач к третьему и четвертому модулям курса "Техническая термодинамика": Методические указания для самостоятельной
работы студентов в рамках системы РИТМ / Иван. энерг. ин-т им. В.И. Ленина; сост. И.М. Чухин, Е.Е. Мезина. – Иваново, 1994. – 40 с. (шифр библиотеки ИГЭУ № 972)
Для выполнения курсовой работы
8. Методические указания к расчету термодинамической эффективности
циклов паротурбинных установок. / Иван. энерг. ун-т им. В.И. Ленина;
сост. И.М. Чухин. – Иваново, 2002. – 56 с. (шифр библиотеки ИГЭУ № 1446)
9. Ривкин С.Л., Александров А.А. Термодинамические свойства воды и водяного пара: Справочник. – М.: Энергоиздат, 1984. – 80 с. (возможны другие издания, последнее издание 1999 г.)
-10-
2. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ
Проработку материала следует вести по темам, указанным в рабочей программе. Каждую тему рекомендуется изучать в следующей последовательности (в скобках указана рекомендуемая литература):
 Изучение теоретического материала по учебным пособиям (3 - 5), если в
этих пособиях по данной теме присутствуют все разделы и Вам все понятно,
то к учебнику можно не обращаться;
 Изучение теоретического материала по учебнику (1), при отсутствии в нем
материала обращаться к учебнику (2);
 Решение типовых задач по изучаемым темам. Это очень важный этап
подготовки, и ему следует уделить особое внимания.
Рекомендуется решить следующие задачи (программа минимум):
Тема № Задачи из учебного пособия [6]
Задачи из метод. указаний [7]
10
9.6, 9.5
3(1), 7(3)
11
10.2, 10.4, 10.5, 10.8
14(1), 15(1), 16(2), 19(3)
12
11.1, 11.3
21(1), 23(1), 24(2)
13
11.4, 11.5, 11.6
27(1), 30(2), 32(3)
14
12.2, 12.3, 12.5
37(2), 41(2), 43(3)
16
13.12
62(3)
17
14.1, 14.2
65(3), 66(3)
Данные задачи присылать не требуется, они предложены для самостоятельного
изучения курса.
 Выполнение курсовой работы;
 Разбор материала, вызвавшего затруднения, на плановых консультациях с
преподавателем;
 Прослушивание лекций, решение задач на практических занятиях, выполнение лабораторных работ в период сессии. Выяснение у преподавателя всех
вопросов, которые возникли при самостоятельной подготовке;
 Самопроверка в период сессии на тренажерах ЭВМ и решение типовых
контрольных задач из пособия [6, 7];
 Консультация с преподавателем перед экзаменом. Обязательно подготовьте к консультации список вопросов и задачи, которые вызвали у Вас затруднения при подготовке;
 Экзамен (возможны письменная и устная формы).
-11-
3. ЗАДАНИЯ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОЙ РАБОТЫ
3.1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Провести расчет и анализ тепловой экономичности циклов паротурбинных установок (ПТУ) при следующих исходных данных: электрическая мощность на клеммах генератора WЭ, давление и температура пара перед турбиной РО и tО, давление пара в конденсаторе РК, давление и температура на выходе из вторичного пароперегревателя РВП и tВП, число смешивающих регенеративных подогревателей n.
Исходные данные взять согласно Вашему варианту из табл. 1 (подробное
пояснение дано после таблицы).
Таблица 1
Варианты задания
Ч
И
С
Л
О
N1
N2
последнее число номера зачетной книжки предпоследнее число номера
зачетной книжки
WЭ,
РО,
tО,
РК,
РВП,
МВт
бар
о
бар
бар
С
0
60
100
480
0,04
1
70
110
490
0,05
2
80
120
500
0,03
3
90
130
510
0,035
4
100
140
520
0,045
5
120
150
530
0,055
6
140
160
535
0,06
7
160
170
540
0,04
8
200
180
545
0,05
9
300
200
550
0,06
Вариант Вашего задания определяется двумя
ра Вашей зачетной книжки.
-12-
РВПопт
0,25 РО
0,3 РО
РВПопт
0,2 РО
0,28 РО
РВПопт
0,32 РО
0,22 РО
РВПопт
последними
tВП,
о
n
С
tО + 20
2
tО + 10
1
tВП = tО
1
tО + 5
2
tО + 15
1
tО - 5
2
tО + 10
2
tВП = tО
1
tО + 5
1
tО - 5
2
цифрами номе-
Образец — например, номер Вашей зачетной книжки 297009. Вариант
Вашего задания 09. По этому набору чисел из табл.1, подставляя цифру 9 в
колонку "Число", находят свои исходные данные в колонке N1, а подставляя
цифру 0, берут исходные данные в колонке N2. По этому алгоритму для варианта 09 получаются следующие исходные данные:
из колонки N1 при числе 9 берутся
WЭ = 300 МВт, РО = 200 бар, tО = 550 оС, РК = 0,06 бар,
Из колонки N2 по числу 0 берутся:
РВП = РВПопт, tВП = tО +20, n = 2.
3.2. ПРОСТОЙ ЦИКЛ ПТУ
Исходными данными являются величины: WЭ, РО и tО, РК.
Изобразить принципиальную схему ПТУ и ее цикл в T,s– и h,s– диаграммах. Изображение цикла в T,s– и h,s–авс диаграммах выполнить без соблюдения масштаба, но в качественном соответствии с исходными данными.
Для идеального (без внутренних потерь) цикла ПТУ определить:
1) количество теплоты, расходуемой на 1 кг рабочего тела:
а) на нагрев воды до температуры кипения (в экономайзере qэк),
б) на процесс парообразования (в испарительной поверхности qисп),
в) на перегрев пара (в пароперегревателе qпп),
г) общее количество подведенной теплоты q1,
д) количество теплоты, отданной паром охлаждающей воде в конденсаторе q2;
2) удельные работы: турбины lт, насоса lн, цикла lt в кДж/кг;
3) термический КПД цикла с учетом и без учета работы насоса tбр, tн,
удельные расходы пара и теплоты dt и qt на выработанный кВтч;
4) параметры пара на выходе из турбины и воды за насосом.
Изобразить реальный цикл ПТУ в T,s– и h,s– диаграммах на том же рисунке, где изображен идеальный цикл.
Для реального (с внутренними потерями) цикла ПТУ при заданных:
внутренним относительным КПД турбины oi т = 0,87, адиабатным коэффициентом насоса н = 0,85, механическим КПД м = 0,96, КПД генератора г =
0,98, определить:
-13-
1) удельные: подведенную q1i и отведенную q2i теплоту цикла, работу турбины lтi, работу насоса lнi, работу цикла li;
2) внутренний абсолютный КПД цикла i с учетом работы насоса;
3) электрический КПД э, расход пара на турбину D в кг/с при ее заданной электрической мощности, удельные расходы пара dэ, кг/(кВтч) и теплоты
qэ, кДж/(кВтч) на отпущенную электрическую работу;
4) параметры пара на выходе из турбины и воды за насосом.
После выполнения расчетов результаты заносятся в сводную табл. 2.
3.3. ЦИКЛ ПТУ С ВТОРИЧНЫМ ПЕРЕГРЕВОМ ПАРА
Изобразить принципиальную схему установки и ее цикл в T,s– и h,s– диаграммах (идеальный и реальный на одной диаграмме).
Исходные данные для расчета: WЭ, РО и tО, РК (остаются прежними), РВП и
tВП берутся из табл. 1 согласно варианту задания. Давление вторичного перегрева пара определяется по одному из нижеприведенных способов:
1. Если давление вторичного перегрева пара задано в долях от РО, то оно
известно;
2. Если давление вторичного перегрева пара задано в виде РВПопт, то оно
определяется методом вариантных расчетов как оптимальное по максимальному термическому КПД цикла ПТУ. Для этого в интервале давлений РО и РК
при постоянной температуре вторичного перегрева t ВП производится расчет
термического КПД цикла для 5–7 значений давлений вторичного перегрева
пара РВП. Строится график зависимости t = f (Рвп) и по максимуму КПД
определяется РВПопт.
Внутренние относительные КПД части высокого и низкого давлений турбины принять: oiЧВД = 0,86, oiЧНД = 0,88.
Остальные коэффициенты остаются прежними: адиабатный коэффициент
насоса н = 0,85, механический КПД м = 0,96, КПД генератора г = 0,98.
Для идеального и действительного циклов ПТУ с вторичным перегревом
пара определить:
-14-
1) удельные: работу турбины lт и lтi, работу насоса lн и lнi, работу цикла lt и
li, подведенную q1, q1i и отведенную q2, q2i теплоту идеального и реального
циклов;
2) термический t и внутренний абсолютный i КПД цикла с вторичным
перегревом пара (работу насоса учитывать);
3) удельный расход пара dt, dэ в кг/(кВтч), удельный расход теплоты qt, qэ
в кДж/(кВтч) и расход пара на турбину D в кг/с при ее электрической мощности WЭ;
4) параметры пара на выходе из турбины и воды за насосом.
После выполнения расчетов результаты заносятся в сводную табл. 2.
3.4. ЦИКЛ ПТУ С РЕГЕНЕРАТИВНЫМ ПОДОГРЕВОМ ПИТАТЕЛЬНОЙ ВОДЫ
В СМЕШИВАЮЩИХ ПОДОГРЕВАТЕЛЯХ
Исходными данными являются величины: WЭ, РО, tО, РК (остаются прежними), n – число регенеративных подогревателей, берется из табл.1 согласно
варианту задания.
Для реального (с внутренними потерями) цикла ПТУ, как и для простого
цикла, принять: внутренний относительный КПД турбины oi т = 0,87, механический КПД м = 0,96, КПД генератора г = 0,98.
Изобразить принципиальную схему установки и ее цикл в диаграммах T,s,
h,s (идеальный и реальный на одной диаграмме) и h,D (диаграмма расхода
для турбины). Процессы в насосах не изображать (расчет будет выполняться
без учета работы насосов).
Согласно варианту задания (см. табл. 1) определить давление пара, отбираемого из турбины на регенеративные подогреватели:
1. Если число отборов n = 1, то оптимальное давление отбора пара из турбины РОТБ(опт) определяется методом вариантных расчетов термического КПД
цикла при нескольких значениях давлений отбора пара на регенерацию, принятых в интервале от РК до РО, не менее 5 точек. По результатам этих расчетов строится график зависимости термического КПД цикла от температуры
насыщения воды за подогревателем t = f (tн) в интервале tон – tк. По максимальному значению t определяется оптимальное давление пара, отбираемого
-15-
из турбины в регенеративный подогреватель, как Ротб = f (tн). Полученное значение РОТБ(опт) сравнить со значением РОТБ(расч) , полученным расчетом при
условии равномерного подогрева питательной воды в каждом подогревателе
и экономайзере, результаты сравнения проанализировать.
2. Если число подогревателей n = 2, то давления отбираемого из турбины
пара Р1 и Р2 определяются из условия равномерного подогрева воды в каждом
регенеративном подогревателе и экономайзере.
При расчете данной схемы работу насосов не учитывать.
Для идеального и действительного цикла ПТУ с регенеративным подогревом питательной воды (без учета работы насосов) определить:
1) доли отбираемого из турбины пара на регенеративный подогрев питательной воды:  и i;
2) удельную работу турбины lт и lтi;
3) удельные подведенную теплоту от внешнего источника q1 и q1i и отведенную теплоту q2 и q2i;
4) термический t и внутренний абсолютный i КПД цикла ПТУ;
5) удельный расход пара dt, dэ в кг/(кВтч) и теплоты qt, qэ в кДж/(кВтч) и
полный расход пара на турбину D при заданной электрической мощности Wэ;
6) параметры воды за подогревателем и параметры пара на выходе из турбины.
После выполнения расчетов результаты заносятся в сводную табл. 2.
3.5. АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ВТОРИЧНОГО ПЕРЕГРЕВА
И РЕГЕНЕРАЦИИ НА ТЕПЛОВУЮ ЭКОНОМИЧНОСТЬ ЦИКЛОВ ПТУ
По результатам расчетов циклов ПТУ (см. табл. 2) провести анализ полученных данных и сделать выводы о термодинамической экономичности данных циклов ПТУ.
Анализ выполняется путем сравнения результатов расчета простого цикла
с циклом с вторичным перегревом пара и регенеративным циклом. Анализи-
-16-
руется каждая строчка табл. 2. На основании анализа дать выводы о целесообразности применения вторичного перегрева пара и регенерации. Выводы
подтвердить увеличением показателей термодинамической экономичности
рассматриваемых циклов (в относительных величинах).
3.6. ЦИКЛ ПТУ С ВТОРИЧНЫМ ПЕРЕГРЕВОМ ПАРА И РЕГЕНЕРАТИВНЫМ
ПОДОГРЕВОМ ПИТАТЕЛЬНОЙ ВОДЫ
Исходные данные для расчета: РО, tО, РВП, tВП, РК, oiЧВД, oiЧНД.(такие же,
как в разделе 3.3), отбор пара на смешивающий регенеративный подогреватель из ЧВД турбины принять при давлении Р1=РВП.
Задание 1
Изобразить схему ПТУ при заданных условиях и ее действительный цикл
в T,s– и h,s– диаграммах.
Определить: удельную работу турбины lтi и подведенную теплоту q1i,
внутренний абсолютный КПД цикла (без учета работы насосов).
Задание 2
Провести такие же расчеты при наличии второго регенеративного отбора
пара из турбины при давлении Р2 = 0,6РВП.
Работу насосов в расчетах не учитывать.
-17-
Таблица 2
Сводные результаты расчета циклов ПТУ
Ро =
tо =
Рк =
Wэ =
бар
о
C
бар
МВт
Простой цикл
идеальн.
действ.
Цикл с вторичн.
перегревом пара
идеальн.
действ.
Регенеративный
цикл
идеальн.
lт или lтi
кДж/кг
q1 или q1i
кДж/кг
q2 или q2i
кДж/кг
t или i, %
dt или dэ
кг/(кВтч)
D, кг/с
qt или qэ
кДж/(кВтч)
Параметры пара на выходе из турбины
hк, кДж/кг
xк
vк, м3/кг
Параметры воды на выходе из насоса или за подогревателем
ctпв, кДж/кг
tпв, оС
-18-
действ.
Изобразить схемы установок и их действительные циклы в T,s– и h,s–
диаграммах.
Сделать выводы о наиболее экономичной схеме.
3.7. ЦИКЛ ПТУ С ОТБОРАМИ ПАРА НА ТЕПЛОВОЙ ПОТРЕБИТЕЛЬ И
РЕГЕНЕРАТИВНЫЙ ПОДОГРЕВ ПИТАТЕЛЬНОЙ ВОДЫ
Паротурбинная установка с вторичным перегревом пара имеет два отбора:
1-й на тепловой потребитель из ЧВД при давлении Р1 = РВП; 2-й на регенеративный смешивающий подогреватель из ЧНД при давлении Р2 = 0,6РВП.
Исходные данные:
РО, tО, РВП, tВП, РК, oiЧВД, oiЧНД, Р1 = РВП, Р2 = 0,6РВП (такие же, как в разделе 3.5 для задания 2);
Расход пара на турбину D взять из расчета цикла с вторичным перегревом
пара (раздел 3.3);
Расход пара на тепловой потребитель принять равным DТП = 0,3D;
Считать, что конденсат от теплового потребителя возвращается в ПТУ в
состоянии насыщения и в полном объеме (tКтп = t1н).
Изобразить схему установки и ее цикл в T,s– и h,s–диаграммах (процессы
в насосах не показывать). Выбор места возврата конденсата в ПТУ сделайте
самостоятельно, исходя из схемы с наибольшей тепловой экономичностью.
Обоснуйте принятое решение.
Определить: количество пара, идущего на регенерацию DР, мощность турбины Wтi и нагрузку (мощность) теплового потребителя QТП, внутренний абсолютный КПД цикла i (без учета работы насосов), коэффициент использования теплоты топлива Q, коэффициент выработки электроэнергии на тепловом
потреблении e.
3.8. ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ КУРСОВОЙ РАБОТЫ
Курсовая работа выполняется на стандартных листах формата А4, все
страницы, кроме первой, должны быть пронумерованы.
-19-
На титульном листе указываются: наименования министерства образования, университета, кафедры, название курсовой работы, кто выполнил, кто
проверил, год.
Работа должна содержать: задание, в котором указывается номер варианта
(шифр), исходные данные для расчета и цель работы, собственно расчетную
часть, соответствующую разделам задания 3.2 – 3.7, список использованной
литературы, содержание с указанием страниц разделов.
Расчетная часть каждого раздела должна иметь исходные данные, схему
(схемы) ПТУ, изображение циклов ПТУ в диаграммах T,s и h,s, описание
определения каждого параметра и величины с обязательным указанием их
размерностей. Расчетное выражение каждой величины должно быть представлено формулой, численными значениями величин, входящими в формулу, и результатом. Графические зависимости для определения оптимальных
параметров РВПопт и РРЕГопт должны изображаться в масштабе соответствующих осей координат, с фиксацией по осям координат оптимальных величин
давлений и КПД.
Необходимо выполнить все пункты каждого раздела задания в той последовательности, в которой они указаны. Пункты, касающиеся анализа схем и
их тепловой экономичности, необходимо сопровождать численным материалом расчетов, а сопоставление величин (больше, меньше на …) давать в относительных процентах. Выводы о преимуществах одной схемы по сравнению с
другой должны основываться не только на констатации факта большего КПД,
но и на объяснении с помощью расчетных величин, чем это обусловлено.
-20-
Анкета обратной связи студент – преподаватель (элемент TQM)
№
ВОПРОСЫ
1
1
2
Затрудняюсь
ответить
3
Считаете ли Вы, что данная дисциплина
необходима для получения специальности
100500 или 100700?
2 Понятен ли теоретический материал, изложенный на лекциях? Если нет, то укажите
номера тем, требующих более понятного изложения.
3 Понятен ли теоретический материал, изложенный в рекомендуемой литературе? Если
нет, то укажите литературу и номера тем, вызвавших у Вас затруднения.
4 Все ли понятно в данных методических указаниях для выполнения курсовой работы? Если нет, то укажите номера разделов, которые
вызвали у Вас затруднения.
5 Сколько времени Вы затратили на выполнение курсовой работы (в часах)?
6 Есть ли необходимость в новых методических указаниях по выполнению курсовой работы?
7 Какие темы вызвали у Вас затруднения при
самостоятельном решении задач? Можете
указать конкретные номера задач и литературу.
8 Сумели ли Вы на практических занятиях
разобрать задачи, которые вызвали у Вас затруднения при самостоятельной подготовке?
9 Считаете ли Вы целесообразным использование тренажеров на ЭВМ при изучении основных тем дисциплины?
10 Выполнение каких лабораторных работ Вы
считаете не целесообразным? Укажите номера этих работ.
11 Достаточно ли знаний, полученных в ИГЭУ в
предыдущих семестрах по:
а) математике,
б) физике,
в) химии,
-21-
Да
Нет
Ваш краткий
другой ответ
4
5
6
для освоения данной дисциплины?
1
2
12 Имеете ли Вы оценки по математике или фи-
3
4
5
6
зике в зачетке больше трех баллов?
13 Считаете ли Вы, что Ваши взаимоотношения
с преподавателем имеют уровень достаточного общения для получения ответов на любые
вопросы в рамках данной дисциплины?
14 Считаете ли Вы, что методический и научный
уровень преподавателя достаточен для проведения занятий по данной дисциплине?
15 Какую оценку Вы получили на экзамене по
данной дисциплине?
16 Считаете ли Вы, что оценка за экзамен пре-
подавателем поставлена объективно?
17 Как Вы оцениваете свой уровень самостоятельности при сдаче экзамена (от 0 до 100):
(0 - все списал, 50% - помог преподаватель
и т.д.)?
18 Какой (какие) пункт (ты) анкеты Вы считаете
главным (ми) для совершенствования учебного процесса по данной дисциплине?
Можете дать свои предложения по совершенствованию процесса обучения.
Господа студенты, пожалуйста, заполните анкету. Это поможет Вам и
преподавателям более рационально организовать процесс обучения по данной дисциплине.
Анкета может выдаваться каждому студенту деканатом или преподавателем.
-22-
СОДЕРЖАНИЕ
1. Рабочая программа дисциплины "Теоретические основы тепло–
техники" раздел "Техническая термодинамика". Часть 2
1.1. Содержание ГОС по дисциплине
1.2. Основное содержание курса "Техническая термодинамика". Часть 2
2. Методические указания к изучению дисциплины
3. Задания для выполнения курсовой работы
3.1. Исходные данные
3.2. Простой цикл ПТУ
3.3. Цикл ПТУ с вторичным перегревом пара
3.4. Цикл ПТУ с регенеративным подогревом питательной воды
в смешивающих подогревателях
3.5. Анализ влияния вторичного перегрева и регенерации на тепловую
экономичность ПТУ
3.6. Цикл ПТУ с вторичным перегревом пара и регенеративным
подогревом питательной воды
3.7. Цикл ПТУ с отборами пара на тепловой потребитель
и регенеративный подогрев питательной воды
3.8. Требования к оформлению курсовой работы
4. Анкета обратной связи студент - преподаватель
-23-
3
3
4
11
12
12
13
14
15
17
17
19
19
21
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕПЛОТЕХНИКИ
ТЕХНИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА
ЧАСТЬ 2
Программа дисциплины, методические указания и задания
для выполнения курсовой работы
для студентов заочного факультета специальностей 100500 и 100700
Составители: ЧУХИН Иван Михайлович
ЧАСТУХИНА Маргарита Ивановна
СОЗИНОВА Татьяна Евгеньевна
Редактор Н.Б. Михалева
Лицензия ЛР № 020264 от 15.12.96 г.
Подписано в печать
.
Формат 60841/16.
Печать плоская. Усл.печ.л.1,39. Тираж 200 экз.
. Заказ
.
Ивановский государственный энергетический университет
153003, Иваново, ул. Рабфаковская, 34
Типография ТУ КПК Минтопэнерго РФ
153025 Иваново, ул. Ермака, 41
-24-