T 8 = 550 [C] ; (2) P 9 = 800 [kpa] ; Se alege a.i. X[9] aprox 1! (3) $IfNot ParametricTable= P[10] P 10 = 300 [kpa] ; 100->500(100) (4) $EndIf

Transcripción

1 P Equations Thermodynamics - An Engineering Approach (5th Ed) - Cengel, Boles - Mcgraw-Hill (2006) - pg. 594 Ciclul Rankine cu regenerare: 2 preîncalzitoare: 1 închis + 1 deschis Se considera ciclul Rankine ideal cu abur, regenerativ cu doua preîncalzitoare de apa de alimentare, unul închis (prin suprafata) si unul deschis (prin amestec). Aburul intra în turbina la 12.5 MPa si 550 C si iese spre condensator la 10 kpa. Aburul este extras din turbina la 0.8 MPa pentru preîncalzitorul închis si la 0.3 MPa pentru cel deschis. În preîncalzitorul închis apa de alimentare este încalzita la temperatura de condensare a aburului extras pentru preîncalzitorul închis. Aburul extras iese din preîncalzitorul închis in stare de lichid saturat, care este apoi laminat pentru preîncalzitorul deschis. Sa se reprezinte ciclul în diagrama T-s fata de curbele de saturatie, si sa se determine (a) debitul masic de abur necesar prin boiler pentru a produce o putere neta de 250 MW si (b) randamentul termic al ciclului. Sa se studieze efectul randamentelor turbinei si pompei asupra debitului masic si randamentului termic, daca acestea variaza de la 70 % la 100 %. Sa se reprezinte debitul masic si randamentul termic în functie de randamentul turbinei pentru randamente ale pompei de 70, 85, si 100 %, si sa se discute rezultatele. Sa se reprezinte ciclul în diagrama T-s pentru randamente ale turbinei si pompei de 85 %. Obs.: Fractia din debitul masic total care intra în turbina la presiune ridicata care este extrasa din turbina pentru schimbatorul închis se noteaza cu y, iar fractia extrasa pentru schimbatorul deschis se noteaza cu z $UnitSystem C kpa Marimi de intrare - Input Data P 8 = [kpa] ; (1) 1

2 T 8 = 550 [C] ; (2) P 9 = 800 [kpa] ; Se alege a.i. X[9] aprox 1! (3) $IfNot ParametricTable= P[10] P 10 = 300 [kpa] ; 100->500(100) (4) $EndIf $IfNot ParametricTable= P[11] P 11 = 10 [kpa] ; 10->210(50) (5) $EndIf kw Ẇ net = 250 [MW] 1000 MW ; (6) $IfNot ParametricTable= Eta_turb η turb = 100/100; ; Randament izentropic turbina - Turbine isentropic efficiency (7) $EndIf η turb,hp = η turb ; ; Randament izentropic turbina - Turbine isentropic efficiency for high pressure stages(8) η turb,ip = η turb ; ; Randament izentropic turbina - Turbine isentropic efficiency for intermediate pressure stag η turb,lp = η turb ; ; Randament izentropic turbina - Turbine isentropic efficiency for low pressure stages(10) η pump = 100/100; ; Randament izentropic pompa - Pump isentropic efficiency (11) Se impun: X 3 = 0; Se impune X[3]! - Condens= lichid saturat la P[3] (12) X 6 = 0; Se impune X[6]! - Condens= lichid saturat la P[6] (13) Se va impunet[5]=t[6]- 4[C]; Calcul Pompa condensator - Condenser exit pump or Pump 1 analysis P 1 = P 11 ; X 1 = 0; (14) Starea [1]: h 1 = h (ST EAM, P = P 1, x = X 1 ) ; v 1 = v (ST EAM, P = P 1, x = X 1 ) ; (15) 2

3 s 1 = s (ST EAM, P = P 1, x = X 1 ) ; T 1 = T (ST EAM, P = P 1, x = X 1 ) ; (16) w pump1,s = v 1 (P 2 P 1 ) ; SSSF isentropic pump work assuming constant specific volume (17) w pump1 = w pump1,s /η pump ; Randamentul pompei - Definition of pump efficiency (18) h 1 + w pump1 = h 2 ; Ec conserv energiei in curgere stationara - Steady-flow conservation of energy (19) P 2 = P 10 (20) s 2 = s (ST EAM, P = P 2, h = h 2 ) ; T 2 = T (ST EAM, P = P 2, h = h 2 ) ; (21) Preincalzitor apa alimentare de tip deschis - Open Feedwater Heater analysis P 3 = P 10 ; (22) Starea [3]: T 3 = T (steam, P = P 3, x = X 3 ) ; s 3 = s (ST EAM, P = P 3, x = X 3 ) ; (23) h 3 = h (steam, P = P 3, x = X 3 ) ; v 3 = v (ST EAM, P = P 3, x = X 3 ) ; (24) Pompa de condens ageneratorului de abur - Boiler condensate pump or Pump 2 analysis P 4 = P 8 ; (25) Starea [4]: w pump2,s = v 3 (P 4 P 3 ) ; SSSF isentropic pump work assuming constant specific volume (26) w pump2 = w pump2,s /η pump ; Definition of pump efficiency (27) h 3 + w pump2 = h 4 ; Steady-flow conservation of energy (28) s 4 = s (ST EAM, P = P 4, h = h 4 ) ; T 4 = T (ST EAM, P = P 4, h = h 4 ) ; (29) Preincalzitor apa alimentare de tip inchis - Closed Feedwater Heater analysis P 6 = P 9 ; T 6 = T (steam, P = P 6, x = X 6 ) ; (30) Starea [6]: h 6 = h (steam, P = P 6, x = X 6 ) ; s 6 = s (ST EAM, P = P 6, x = X 6 ) ; (31) P 5 = P 8 ; T 5 = T 6 4 [C] ; (32) h 5 = h (steam, P = P 5, T = T 5 ) ; s 5 = s (ST EAM, P = P 5, T = T 5 ) ; (33) Ventil laminare - Trap analysis P 7 = P 10 ; h 6 = h 7 ; Transf izentalpica - Steady-flow conservation of energy for the trap operating as a thrott 3

4 T 7 = T (steam, P = P 7, h = h 7 ) ; s 7 = s (ST EAM, P = P 7, h = h 7 ) ; (35) Generatorul de vapori - Boiler analysis q in + h 5 = h 8 ; SSSF conservation of energy for the Boiler (36) h 8 = h (steam, T = T 8, P = P 8 ) ; s 8 = s (steam, T = T 8, P = P 8 ) ; (37) Turbina - Turbine analysis P 9c = P (ST EAM, s = s 8, X = 1) ; (38) s s,9 = s 8 ; h s,9 = h (ST EAM, s = s s,9, P = P 9 ) ; (39) Starea [9s]: T s,9 = T (ST EAM, s = s s,9, P = P 9 ) ; (40) T 9,sat = T (ST EAM, s = s s,9, x = 1) ; => T s,9 =T 9,sat - 5[C], in loc de P[9] (41) X s9 = x (ST EAM, s = s s,9, h = h s,9 ) ; (42) h 9 = h 8 η turb,hp (h 8 h s,9 ) ; Definition of turbine efficiency for high pressure stages (43) T 9 = T (ST EAM, P = P 9, h = h 9 ) ; s 9 = s (ST EAM, P = P 9, h = h 9 ) ; (44) X 9 = x (ST EAM, P = P 9, h = h 9 ) ; s s,10 = s 8 (45) (46) Starea [10s]: h s,10 = h (ST EAM, s = s s,10, P = P 10 ) ; T s,10 = T (ST EAM, s = s s,10, P = P 10 ) ; (47) h 10 = h 9 η turb,ip (h 9 h s,10 ) ; Definition of turbine efficiency for Intermediate pressure stages (48) T 10 = T (ST EAM, P = P 10, h = h 10 ) ; s 10 = s (ST EAM, P = P 10, h = h 10 ) ; (49) X 10 = x (ST EAM, P = P 10, h = h 10 ) ; s s,11 = s 8 ; (50) (51) Starea [11s]: h s,11 = h (ST EAM, s = s s,11, P = P 11 ) ; T s,11 = T (ST EAM, s = s s,11, P = P 11 ) ; (52) h 11 = h 10 η turb,lp (h 10 h s,11 ) ; Definition of turbine efficiency for low pressure stages (53) T 11 = T (ST EAM, P = P 11, h = h 11 ) ; s 11 = s (ST EAM, P = P 11, h = h 11 ) ; (54) X 11 = x (ST EAM, P = P 11, h = h 11 ) ; (55) 4

5 Ecuatii bilant energetic pe aparate: y h h 4 = 1 h 5 + y h 6 ; Ec bilant energetic pe PRI - Steady-flow conservation of energy => y(56) z h 10 +y h 7 +(1 y z) h 2 = 1 h 3 ; Ec bilant energetic pe PRD - Steady-flow conservation of energy => z(57 h 8 = y h 9 +z h 10 +(1 y z) h 11 +w turb ; Ec bilant energetic pe Turb - SSSF conservation of energy for turbin (1 y z) h 11 = q out +(1 y z) h 1 ; Ec bilant energetic pe Cd - SSSF First Law for the Condenser => q out Ciclu - Cycle Statistics w net = w turb ((1 y z) w pump1 + w pump2 ) ; (60) η th = w net /q in ; Ẇ net = ṁ w net ; Data$ = Concat$( Rulat pe, DAT E$); (61) (62) (63) Solution Data$ = Rulat pe η pump = 1 η th = η turb = 1 η turb,hp = 1 η turb,ip = 1 η turb,lp = 1 ṁ = [kg/s] P 9c = [kpa] q in = 2765 [kj/kg] q out = 1513 [kj/kg] T 9,sat = [C] v 1 = [m3/kg] v 3 = [m3/kg] Ẇ net = [kw] w net = 1252 [kj/kg] w pump1 = [kj/kg] w pump1,s = [kj/kg] w pump2 = [kj/kg] w pump2,s = [kj/kg] w turb = 1265 [kj/kg] X s9 = y = z = Arrays Row s s,i P i T i T s,i X i h i h s,i s i [kj/kg-c] [kpa] [C] [C] [kj/kg] [kj/kg] [kj/kg-c]

6 T-s: Steam P[10] 6

7 p[10]: y,z P[11] 7

8 eta turb: eta th 8