Курсовой проект по термодинамическим процессам в системах для ТулГУ, пример оформления

Курсовой проект по дисциплине: «Термодинамические процессы в системах ТГВ» Оглавление 1. Часть курсовой работы № 1. Расчет параметров и процессов изменения состояния идеального газа 2 2. Часть курсовой работы №2. Расчет параметров и процессов изменения состояния водяного пара 6 3. Часть курсовой работы №3 Расчет циклов паротурбинной установки. 11 4. Часть курсовой работы №4 Сопла Лаваля. Дросселирование. 21 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 31 Часть курсовой работы № 1. Расчет параметров и процессов изменения состояния идеального газа Для процесса изменения состояния идеального газа 1-2 рассчитать: термические параметры р, , Т в начальном и конечном состояниях; изменение калорических параметров u, h, s; теплоту (q) и работу процесса (w, I ). привести значения истинных и средних теплоемкостей для линейной и нелинейной зависимости. Для двух-, трех- и многоатомных газов теплоемкость принять постоянной: для воздуха и азота (N2) сv=20,8 кДж/кмоль·К, для углекислого газа (СО2) и метана (СН4) cv=29,1 кДж/кмоль·К. Результаты расчета представить в виде табл. 1.2 и 1.3. Показать процессы в р-υ- и T-s- диаграммах. 4. Часть курсовой работы №4 Сопла Лаваля. Дросселирование. По условиям задачи 3.1 (Простой идеальный цикл ПТУ) определить: скорость истечения водяного пара из комбинированного сопла (сопла Лаваля), критическую скорость истечения, диаметры выходного и минимального сечения сопла и длину расширяющейся части насадки. Изобразить сопло Лаваля в масштабе. Принять . Оценить: Как изменится работоспособность пара, если перед подачей в турбину он дросселируется до Рдр=10 бар. Как изменится термический КПД цикла ПТУ и ее эффективная мощность, если ввести промежуточный перегрев пара при промежуточном давлении рдр=10бар до температуры tдр? Исходные данные Последняя цифра шифра WЭ, МВт Р0, бар t0, 0C Pk, бар 1 100 140 520 0,045 Решение Поскольку отношение давлений , то в горловине сопла устанавливается критическое давление . Покажем на hS- диаграмме процесс истечения водяного пара из комбинированного сопла (рис.4.1) Определим параметры пара в начале и в конце истечения, и в критической точке: Энтальпия -h1=3378,4 кДж/кг; h2= 2641,5 кДж/кг; hкр=3225,5 кДж/кг; Удельный объем v1=0,02342 м3/кг ; v2=0,11 м3/кг. Поскольку истечение происходит через сопло Лаваля, то скорость истечения будет выше критической: Оценить: 1.Как изменится работоспособность пара, если перед подачей в турбину он дросселируется до Рдр=10 бар. Дросселирование газа (пара) – это процесс понижения давления газа (пара) при его прохождении через местное сужение (дроссельная шайба, вентиль, задвижка). Дросселирование в hs-диаграмме условно изображается иэоэнтальпиным процессом 1-1др (см. рис.4.3). Это горизонтальная пунктирная линия, идущая из точки 1 до пересечения с изобарой Pдр = 10 бар. Дросселирование применяется при дроссельном регулировании мощности ПТУ, оно приводит к уменьшению работоспособности пара и без необходимости его следует избегать. Для того ,чтобы оценить изменение работоспособности пара если перед подачей в турбину он дросселируется до Рдр=10 бар, необходимо построить точки р1= 140 бар и t1 = 5200C, процесс дросселирования 1-1др и процессы расширения пара в турбине из точек 1 и из точки 1до до давления р2=0,045 бар (рис.4.3) При этом энтальпии пара составляют: h1=3378,4 кДж/кг; h1др=3378,4 кДж/кг; h2=1914,6 кДж/кг; h2др= 2280 кДж/кг Температура в точке 1др tдр= 4300С При расширении в турбине до того же самого конечного давления P2 = 0,045 бар предварительно дросселированного пара его теоретическая работоспособность равна: в то время как теоретическая работоспособность недросселированного пара: Это означает, что дросселирование пара от P1 = 140 бар до Pдр = 10 бар снижает работоспособность пара на Следовательно, при возможности, дросселирования следует избегать. 2.Как изменится термический КПД цикла ПТУ и ее эффективная мощность, если ввести промежуточный перегрев пара при промежуточном давлении рдр=10 бар до температуры tдр? Покажем процесс промежуточного перегрева пара в hs- диаграмме. При этом температуру промежуточного перегрева принимаем из п.1 tдр=4300С (рис.4.4) Определяем энтальпии в характерных точках процесса: h1=3378,4 кДж/кг; h1’’=3378,4 кДж/кг; h1’= 2641,5 к Дж/кг; h2= 2280 кДж/кг Из рис. 4.4 видно, что если пар расширяется в одной ступени турбины до конечного давления P2 = 0,045 бар, то степень сухости пара в точке 2 x2 = 0,742 (см. решение задачи 3). Это означает, что в таком влажном паре содержится 74,2 % сухого насыщенного пара и 25,8 % капель конденсата (вода). Чем меньше степень сухости пара, тем ниже внутренний относительный КПД турбины. Кроме того, капли воды, летящие с высокой скоростью вместе с потоком пара, ударяются о поверхность рабочих лопаток турбины и вызывают эрозию, то есть механическое разрушение. Учитывая все это, минимально допустимая степень сухости пара на выходе из турбины должна быть не ниже x2 = 0,86..0,88. Поэтому в части высокого давления турбины пар расширяется от P1 = 140 бар до Pдр = 10 бар, после чего перегревается в промежуточном пароперегревателе парогенератора до температуры t1др= tдр = 430°С. Окончательное расширение пара происходит в части низкого давления. Это повышает степень сухости пара на выходе из турбины до x2= 0,88, что приводит к возрастанию внутреннего относительного КПД турбины. Кроме того, увеличивается и термический КПД ПТУ из-за возрастания средней температуры подвода тепла в цикле ПТУ, благодаря введению промежуточного перегрева пара. Термический КПД цикла с промежуточным перегревом определяем по упрощенной формуле ( без учета работы насоса): Повышение термического КПД от введения промперегрева пара: Оставляя внутренний относительный КПД турбины без изменения, находим эффективную мощность ПТУ: Эффективная мощность реального цикла ПТУ( с внутренними потерями): Следовательно, даже без учета возрастания внутреннего относительного КПД от введения промперегрева пара, эффективная мощность ПТУ выросла на Поэтому практически все современные конденсационные ПТУ состоят из частей высокого, среднего и низкого давления с промежуточным перегревом пара. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ Елагин М.Ю.Термодинамика открытых систем/ М.Ю. Елагин; ТулГУ.-Тула: Изд-во ТулГУ, 2011.-310с. Елагин М.Ю.Термодинамика открытых систем: учебное пособие/ М.Ю. Елагин; ТулГУ.-Тула: Изд-во ТулГУ, 2008.-144с. Архаров .М. Теплотехника: учебник для вузов/А.М. Архаров и др.; под ред. А.М.Архарова, В.Н. Афанасьева.-М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004.-712с. Луканин В.Н. Теплотехника: учебник для вузов/ В.Н. Луканин и др., под ред. В.Н. Луканина.-4-е изд., испр.-М.: Высшая школа, 2003.-671с. Чухин И.М. Техническая термодинамика. Часть 1 / ГОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина».  Иваново, 2006.  224 с. Трубаев, П.А. Тепловые насосы [Текст]: Учеб. пособие / П.А. Трубаев, Б.М. Гришко.— Белгород: Изд-во БГТУ им. В.Г. Шухова, 2009.— 142 с. Термодинамические диаграммы i -lgP для хладагентов. М.: АВИСАНКО, 2003. – 50 с