Теплоэнергетика

Задача №1

Определить внутренний КПД ГТУ с регенерацией теплоты, если степень регенерации σ=0.7 , степень повышения давления в компрессоре λ=3.2 , температура всасываемого воздуха в компрессор t₃=28°C, температура газа на выходе из камеры сгорания t₁=660°C, относительный внутренний КПД турбины η_{турбины}=0.87, внутренний КПД компрессора η_kомпр=0.85, КПД камеры сгорания η_к.сгор=0.97 и показатель адиабаты k=1.4 .

Решение

Внутренний КПД ГТУ с регенерацией теплоты определяем по формуле:

Найдем абсолютные температуры Т₁ и Т₃:

Т₁ = t₁+ 273 К = 933 К

Т₃ = t₃+ 273 К = 301 К.

Определив абсолютные температуры найдем их отношение:

Т.к. теперь все величины нам известны, определяем внутренний КПД ГТУ с регенерацией теплоты:

Ответ: внутренний КПД ГТУ с регенерацией теплоты η_внутр^ГТУ=0,283 .

Задача №2

Одноступенчатый поршневой компрессор всасывает воздух при давлении p₁=10⁵ Па и температуре t₁=19°C и сжимает его до давления p₂=7 10⁵ Па. Определить теоретическую мощность привода компрессора при изотермическом, адиабатном и политропном сжатии, если массовая подача компрессора М=0.2 кг/с и показатель политропы m=1.4 .

Решение

Первым делом определим абсолютную температуру газа на всасывании (Т₁), затем, чтобы найти теоретическую мощность привода компрессора при изотермическом, адиабатном и политропном сжатии, найдем степень повышения давления и действительную подачу компрессора при всасывании:

Найдем теоретические мощности привода компрессора:

Ответ: теоретическая мощность привода компрессора:

- при изотермическом сжатии: N_{изотермич} = 32,615 кВт;

- при адиабатном сжатии: N_{адиабат} = 43,624 кВт;

- при политропном сжатии: N_{политроп} = 43,624 кВт.

Задача №3

Определить себестоимость 1 ГДж теплоты, вырабатываемой в котельной паропроизводительностью D=5.4 кг/с, работающей на газообразном топливе, если давление перегретого пара p_пп = 1,3 МПа, температура перегретого пара t_пп=330 °C, температура питательной воды t_пв=100 °C, величина непрерывной продувки P=3% и эксплуатационные затраты С_год=55,05 10⁵ руб/год.

Решение

Себестоимость 1 ГДж теплоты (руб/ГДж), вырабатываемой в котельной

определяется по формуле:

где Q_год – годовая выработка теплоты в котельной, ГДж/год; i_пп, i_пв, i_кв – энтальпии перегретого пара, питательной и котловой воды (справочные данные)

Т.к. теперь все величины нам известны, определяем себестоимость 1 ГДж теплоты (руб/ГДж.), вырабатываемой в котельной:

Ответ: Себестоимость 1 ГДж теплоты, вырабатываемой в котельной S_Q=14,928 руб/ГДж.

Задача №4

Определить суммарный расход холода на технологические нужды и кондиционирование воздуха рыбоперерабатывающего предприятия производительностью P₁= 2.2 т /ч копченой и P₂=2.9 т /ч свежемороженой рыбы, если норма расхода холода на приготовление свежемороженой рыбы g₂ =5 10⁵ кДж/т, объем кондиционируемых помещений V_x=150 м³ и удельная кондиционированная характеристика помещений g_x=40 Вт/м³.

Решение

Суммарный расход холода на технологические нужды и кондиционирование воздуха найдем по формуле:

где Q_тех– расчетный (максимальный) расход холода (Вт) на технологические нужды;

Q_x - расчетный (максимальный) расход холода (Вт) на кондиционирование воздуха;

g_1,2 – нормы расхода холода на выработку продукции (g₁=0 кДж/т – т.к. на приготовление копченой рыбы расход холода не требуется);

P_1,2 – часовая выработка продукции;

g_x - удельная кондиционированная характеристика помещений, Вт/м³;

V_x–объем кондиционируемых помещений, м³.

Найдем суммарный расход холода на технологические нужды и кондиционирование воздуха:

Ответ: Суммарный расход холода на технологические нужды и кондиционирование воздуха Q = 4.497 10⁵ Вт.

Задача №5

Теплоэлектроцентраль израсходовала В_тэц=88 10⁶ кг/год топлива с низшей теплотой сгорания Q_н=26 МДж/кг, выработав при этом электроэнергии

Э^в=154 ГВт*ч/год, отпустив теплоты внешним потребителям Q^о=5.14 10⁸ МДж/год. Определить удельный расход теплоты на выработку 1 кВт*ч энергии (для условного топлива), если КПД котельной установки η_ку = 0.8.

Решение

Удельный расход теплоты (МДж/(кВт*ч)) на выработку электроэнергии на ТЭЦ находим по формуле:

где η_тэц– КПД ТЭЦ брутто по выработке электроэнергии;

Э_выраб – выработанная электроэнергия, ГВт*ч/год;

Q_н – низшая теплота сгорания;

В_э – расход топлива на выработку электроэнергии (кг);

В_Q – расход топлива (кг) на выработку отпущенной теплоты;

Q₀ - отпуск теплоты внешним потребителям;

Q^p_н - низшая теплотой сгорания;

η_ку - КПД котельной установки.

Отсюда удельный расход теплоты(МДж/(кВт*ч)) на выработку электроэнергии на ТЭЦ равен:

Ответ: Удельный расход теплоты на выработку электроэнергии на ТЭЦ d_тэц = 1.069 10⁴ Дж/кВт*ч.