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 ηтурбины
=0.87, внутренний КПД компрессора ηk
омпр
=0.85, КПД камеры сгорания ηк.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 ηвнутр
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: Nизотермич
= 32,615 кВт;

- при адиабатном сжатии: Nадиабат
= 43,624 кВт;

- при политропном сжатии: Nполитроп
= 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 pпп
= 1,3 МПа, температура перегретого пара tпп
=330 °C, температура питательной воды tпв
=100 °C, величина непрерывной продувки P=3% и эксплуатационные затраты Сгод
=55,05 105
руб/год.

Решение

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

определяется по формуле:

где Qгод
– годовая выработка теплоты в котельной, ГДж/год; iпп
, iпв
, iкв
– 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 SQ
=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 Vx
=150 м3
и удельная кондиционированная характеристика помещений gx
=40 Вт/м3
.

Решение

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

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

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

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

P1,2
– часовая выработка продукции;

gx
- удельная кондиционированная характеристика помещений, Вт/м3
;

Vx
–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 Втэц
=88 106
кг/год топлива с низшей теплотой сгорания Qн
=26 МДж/кг, выработав при этом электроэнергии

Эв
=154 ГВт*ч/год, отпустив теплоты внешним потребителям Qо
=5.14 108
МДж/год. Определить удельный расход теплоты на выработку 1 кВт*ч энергии (для условного топлива), если КПД котельной установки ηку
= 0.8.

Решение

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

где ηтэц
– КПД ТЭЦ брутто по выработке электроэнергии;

Эвыраб
– выработанная электроэнергия, ГВт*ч/год;

Qн
– низшая теплота сгорания;

Вэ
– расход топлива на выработку электроэнергии (кг);

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

Q0
- отпуск теплоты внешним потребителям;

Qp
н
- низшая теплотой сгорания;

ηку
- 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 dтэц
= 1.069 104
Дж/кВт*ч.