12.1. Proste obiegi cieplne (Excel - Solver) Proste obiegi cieplne (MathCad) Proste obiegi cieplne (MathCad) Proste obiegi cieplne

Transkrypt

1 .. Proste obiegi cieplne (Excel - Solver).. Proste obiegi cieplne (MathCad).3. Proste obiegi cieplne (MathCad).. Proste obiegi cieplne (MathCad).5. Mała elektrociepłownia - schemat.6. Mała elektrociepłownia dane wejściowe.7. Mała elektrociepłownia algorytm obliczeń.8. Blok kondensacyjny.9. Blok kondensacyjny - algorytm.0. Wymienniki ciepła

2 Zadanie. Obiegi cieplne W obiegu Rankine'a zastosowano podgrzew regeneracyjny, gdzie kondensat jest podgrzewany do temperatury nasycenia. Parametry czynnika: - przed turbiną ( MPa, 80 C), - w upuście (0.5 MPa),- w skraplaczu (6 kpa). Obliczyć sprawność teoretyczną obiegu z regeneracją i bez. Przy pomocy procedury (dodatku) Solver znajdź optymalne ciśnienie upustu. ane: t = 80 [C] p = [Mpa] p u = 0.5 [Mpa] p sk = [Mpa] Rozwiązanie: skropliny przed podgrz.: t sk = t(p sk ) = 36.6 [C] i sk = h(t sk ) = 5.9 [kj/kg] woda za podgrz.: t wz = t(p u ) = 5.8 [C] i wz = h(t wz ) = 60.9 [kj/kg] para przed turbiną: s =s(t,p ) = 7.03 [kj/kgc] i = h(t, p ) = [kj/kg] para w upuście: s ua = s = 7.03 [kj/kgc] i ua = h(p u, s ua ) = 8.6 [kj/kg] para za turbiną: s a = s = 7.03 [kj/kgc] i a = h(p sk, s a ) = 65.0 [kj/kg] z bilansu w mieszalniku: u = (i wz - i sk ) / (i ua - i sk ) = 0.86 spr. teor. ob. bez regeneracji: h t = (i - i a ) / (i - i sk ) = spr. teor. ob. z regeneracją: h tr = [(-u) (i - i a ) + u(i - i ua )] / (i - i wz ) = 0.08

3 Rysunek przedstawia blok energetyczny z regeneracyjnym podgrzewaczem mieszankowym. la następujących danych: - zużycie paliwa B=95 kg/s - wartość opałowa paliwa (węgiel) Q wr =800 kj/kg - parametry czynnika: p = MPa, t =80 o C, p =0.005 MPa, p 3 =. MPa - przyrost temp. wody chłodzącej w skraplaczu t=t w -t w =5 o C - sprawności: k =0.87, w =0.8, m =0.98, g = względna moc potrzeb własnych e w =0.08 Obliczyć: - sprawność termodynamiczną obiegu td - moc elektryczną brutto i netto bloku Pg i P - krotność chłodzenia n=g w / k Przyjmij: - (zpr) założenie pełnej regeneracji ciepła przepływ u jest tak dobrany, że w pkt. 5 występuje woda wrząca (linia ) - (bp) w skraplaczu jest brak przechłodzenia skroplin w pkt. występuje woda wrząca (linia ) - pomijamy pracę pomp Odp.: 0.368, MW,.336 MW, 33.5 BQ wr 5 u 3 P w G P P g tw G w tw k 3

4 B 95 Q wr 800 p t 80 P p p 3. k 0.87 w 0.8 m 0.98 g 0.98 tr 0.98 e w 0.08 t 5 Rozwiązanie:. Obliczenie entalpii w poszczególnych punktach układu: s s_tp t p i h_tp t p i s h_ps p s i i w i i s i 3s h_ps p 3 s i 3 i w i i 3s t tsat p i hsat t t 5 tsat p 3 i 5 hsat t 5 Brak przechłodzenia Założenie pełnej regeneracji BQ wr 5 u 3 P w G P g tw G w tw k. Obliczenie strumieni czynnika: i i 5 k B Q wr u k k i u i 3 i 5 sprawność kotła bilans mocy ciepła dla podgrzewacz reg. u k B Q wr 66.3 kg i i 5 s i 5 i i u 63.5 kg 5 i 63.5 kg i 3 i s i 3 i s k u 0.8 kg s k i i u i i 3 tdr i i 5

5 3. sprawność termodynamiczna obiegu z regeneracją: tdr. moc elektryczna brutto i netto N w k i i u i i 3 Q tdr i i 5 P g B Q wr k tdr m g 36.6MW P P g e w P g tr 3.MW k u 0.8 kg s natężenie przepływu wody chłodzącej: G w c w t k i i k i i G w CpSat( 0) t 6.7 ton s 6. wskaźniki zużycia pary, ciepła d t.5 kg i i 5 q P g MJ T P g.89 MJ MJ 7. sprawność bloku brutto: P g bb B Q wr % 5

6 Obok energii elektrycznej elektrociepłownia wytwarza: ciepło dla odbiorcy miejskiego (wyprowadzane przy pomocy gorącej wody sieciowej) parę technologiczną dla pobliskiego zakładu włókienniczego. Konieczne jest uzupełnianie układu chemicznie oczyszczoną wodą (zakład zwraca tylko część skroplin (60%), brak jest układu wykorzystania odmulin, niewielką ilością pary zasila się inne urządzenia) kocioł - turbina ( upusty regulowane i upusty nieregulowane) 3 - skraplacz - odgazowywacz 5 - Podgrzewacz regeneracyjny wysokiego ciśnienia 6 - Podgrzewacz regeneracyjny niskiego ciśnienia 7 Podgrzewacz wstępny (chłodnica pary ze smoczków) 8 szczytowy wymiennik ciepła do ogrzewania wody sieciowej 9 podstawowy wymiennik ciepła do ogrzewania wody sieciowej 0 chłodnica skroplin odbiorniki ciepła wody sieciowej odbiorniki pary technologicznej

7 Oblicz strumienie: - wody sieciowej: W s - pary do wymiennika szczytowego: ps - pary do wymiennika podstawowego: pp - wody zasilającej do kotła: W z - pary do podgrzewacza regeneracyjnego wysokiego ciśn.: u - wody uzupełniającej: uz - kondensatu do odgazowywacza: k - pary do odgazowywacza: g - pary do podgrzewacza regeneracyjnego niskiego ciśn.: u - moc wewnętrzną turbiny N i, kw - orientacyjną moc elektryczną turbozespołu: P g, kw - sprawności części wyso- i niskoprężnej turbiny sm 0. n 0.7 n str 0.3 p 3.7 t 50 odm 0.6 t z 5 p r.0 t r 305 p z.5 p r' 0.9 u p u 0.6 t u 6 p r' 0. ps p odg 0. * Q s 0 3 t s 30 t 5.5 t s3 95 pp p r 0. t r 6 W z 0.6 t t s sk t t 80 g W s t k 60 u p u 0.03 t s 80 p t s 70. MPa t uz 0 sm t sm 00 uz t sk 3 k 7

8 Wymienniki wody sieciowej Q s W s i s i s i s i s3 ps W s i r hp p r W s i s i s ps i r i s pp i r i s Regeneracja wysokoprężna Odgazowywacz Regeneracja niskoprężna k h t k h t sk sm i h ( 00 ) u i u hp p u W z odm sm str W z i z i odg u i u hp p u Równania bilansu mocy i masy w odgazowywaczu sm 0. n 0.7 n str 0.3 p 3.7 t 50 odm 0.6 t z 5 p r.0 t r 305 p z.5 p r' 0.9 u p u 0.6 t u 6 p r' 0. ps p odg 0. * Q s 0 3 t s 30 t 5.5 t s3 95 pp p r 0. t r 6 W z 0.6 t t s sk t t 80 g W s t k 60 u p u 0.03 t s 80 p t s 70. MPa Moc wewnętrzna turbiny uz N w i i r N s t ps i r i u t ps u i u i r N n t ps u pp g i r i u t ps u pp g u i u i 3 N i N w N s N n N i t uz 0 sm t sm 00 k t sk 3 8

9 Oblicz: - Jednostkowe zużycie ciepła przez turbozespół w warunkach pomiaru - sprawności części WP i SP. - sprawność obiegu k p m = p - I - II m + wtr m + wtr - III - IV - V - VI I III IV II V VI 7 dl VII m + wtr - III - IV - V - VI - VII PWC- I 5 cm III I 8 6 pg dl PWC- II 30 m + wtr - pg 5 cm I + II IV V VI 9 PNC- PNC-5 PNC-6 5 PWC-3 III - pg 7 cm p wtryski przegrz. m.st. wtr 7 cm cm 0 5 cm p + wtr 3 3 III - pg + IV III - pg III - pg + IV + V 0 III - pg + IV + V + VI 9 PN-00 8 VII PNC cm 5 5 m + wtr - III - IV - V - VI 6 z odgazowywacza do skraplacza Turbina: Upusty: Skraplacz kondensat: skropliny: p 78.6 p.3 p I. p 7.6 t p 8.0 p 9.68 t t I 378 para: p p 6.6 t 6 3 P g 0 3 t 8 9 t 9 5 p II.8 t II 350 t 3.89 p.6 m 0.97 p 9.6 t 9 7 p 0. p 0.5 t 535. kondensat: p 8.6 t 8 7 ane pomiarow e t 0 87 t 5 g 0.98 p III.9 t 5 3 p 0.6 p.6 t III 5 t 0 00 t 7 p 0.8 p wtr 5 p IV 0.5 woda chłodząca: t 30 t 3 06 p.6 p p wtr t IV 368 t w. t 7.5 t p p p V 0.3 t w 30.3 t 7 t 5 65 t V 66 p 7.5 p p p VI 0.5 t 6.7 t t 30 0 t VI 58 p p p VII 0.08 t 6.9 t 7. 9

10 . Numeracja układu. Oznaczenie strumieni czynnika 3. Obliczenia entalpii w punktach układu. Bilanse mocy cieplnej (i masy) PNC-6 PNC-5 PNC- Odgazowywacz PWC-3 PWC- PWC- 5. Obliczenie strumieni przez zastosowanie solvera dla równań bilansu mocy cieplnej (Given... Find) 6. Obliczenie sprawności części WP i SP 7. Problem obliczenia sprawności NP. 8. Problem szacowania zanieczyszczeń podgrzewaczy regeneracyjnych 9. Podwyższanie sprawności bloku I 8 p m + wtr k m + - wtr III - IV - V - VI m = p - I - II I III IV II V VI VII 7 dl PWC- I 5 cm III 6 pg dl PWC- II 30 m + wtr - pg VII 5 cm I + II IV V VI 9 PNC- PNC-5 PNC-6 5 PWC-3 III - pg 7 cm p wtryski przegrz. m.st. wtr 7 cm cm 0 5 cm p + wtr PN-00 8 PNC-7 7 III - pg + IV 8 cm III - pg III - pg + IV + V 0 III - pg + IV + V + VI 5 m + wtr - III - IV - V - VI - VII 5 m + wtr - III - IV - V - VI 6 z odgazowywacza do skraplacza 0

11 Obliczenia mocy cieplnej rurowego podgrzewacza powietrza danych: powierzchnia obliczeniowa wymiany ciepł a H 3500 m strumień powietrza V p 00000um 3 godz strumień spalin V s 30000um 3 godz temperatura wlotowa powietrza: tp 0 C temperatura wlotowa spalin: ts 360 C globalny współ czynnik przenikania ciepł a: k W m K sk ł ad spalin CO 0. HO 0. O 0.03 N 0.6 funkcje na entalpie spalin i powietrza: Is( t) ( CO CpCO( t) HO CpHO( t) O CpO( t) N CpN( t) ) t kj/ um3 Ip( t) CpAir ( t) t kj/ m3 przybliżenia w stępne: ts ts 50 tp tp 50 Q V p Ip tp rozwiązanie uk ł adu równań: Given Q k H ts tp ts tp ln ts tp ts tp Q V s Ists Ists Q V p Iptp Istp Q ts tp FindQ ts tp T Q 7.8 MW Istp