Задача 263
Условие задачи: На заводской теплоцентрали установлены две паровые турбины, мощностью N = 4000 кВт∙ч каждая, работающие по циклу Ренкина. Весь пар из турбин направляется на производство, откуда возвращается в котельную в виде конденсата при температуре насыщения. Турбины работают с полной нагрузкой при следующих начальных параметрах пара: р1=3,5 МПа, t1=435 С°. Конечное давление пара р2=0,12 МПа. КПД котельной установки ηку=0,84; теплота сгорания топлива Qрн=28470 кДж/кг. Определить часовой расход топлива и количество теплоты, потребляемой в производстве.
| Параметр | Обозначение | Значение | Единица измерения |
|---|---|---|---|
| Количество турбин | z | 2 | шт. |
| Мощность каждой турбины | N | 4000 | кВт |
| Начальное давление пара | p₁ | 3,5 | МПа |
| Начальная температура пара | t₁ | 435 | °C |
| Конечное давление пара | p₂ | 0,12 | МПа |
| КПД котельной установки | ηку | 0,84 | – |
| Теплота сгорания топлива | Qрн | 28470 | кДж/кг |
Котельная → Перегретый пар → Турбины (выработка электроэнергии) →
→ Отработанный пар → Производство (теплопотребление) → Конденсат → Котельная
79,075 ГДж/ч (73,3%) используется в производстве, а
28,825 ГДж/ч (26,7%) преобразуется в электрическую энергию (8000 кВт = 28,8 ГДж/ч).
Общий КПД комбинированной выработки тепла и электроэнергии составляет
100% (вся теплота полезно используется).
В реальных условиях КПД турбины меньше 100%, что увеличивает удельный расход пара и, соответственно, расход топлива.
Теплоэлектроцентраль (ТЭЦ) — это энергетическая установка, осуществляющая комбинированную выработку электрической и тепловой энергии. В данной задаче рассмотрен вариант с противодавленческими турбинами, где весь отработанный пар направляется на производственные нужды.
Преимущества комбинированной выработки:
- Высокий общий КПД (до 80-90%) по сравнению с раздельной выработкой тепла и электроэнергии
- Экономия топлива до 30-40% по сравнению с раздельным производством
- Снижение выбросов загрязняющих веществ в атмосферу
- Стабильность теплоснабжения промышленных предприятий
Особенности расчёта:
- Удельный расход пара определяется разностью энтальпий до и после турбины
- Теплота, отдаваемая производству, рассчитывается как разность энтальпий пара на выходе из турбины и конденсата
- Расход топлива учитывает КПД котельной установки и теплоту сгорания топлива
- Все величины приводятся к часовому расходу для удобства практического применения
Практическое значение: Подобные расчёты выполняются при проектировании и эксплуатации промышленных теплоэлектроцентралей для определения потребности в топливе, оценки экономической эффективности и оптимизации режимов работы оборудования.
В данной задаче КПД комбинированной выработки составляет 100%, так как вся теплота, полученная от сжигания топлива, либо преобразуется в электрическую энергию (26,7%), либо используется в производстве (73,3%). В реальных условиях общий КПД ТЭЦ составляет 80-90% из-за потерь в оборудовании.
Не подходит эта задача? Посмотрите другие:
