Пояснения к выполнению ИДЗ №9 “Расчёт тепловой схемы геотермальной электрической

Пояснения к выполнению ИДЗ №9
“Расчёт тепловой схемы геотермальной электрической
станции бинарного типа».
8
7
8
Рис.1. Принципиальная схема геотермальной электростанции бинарного типа:
1 – скважина
2 – расширитель
3 – турбина
4 – конденсатор
5 – питательный насос
6 – испаритель
7 – насос
8 – генератор
1. Оптимальное давление геотермальной воды в расширителе PP .
1) Построим процесс расширения и определим энтальпии для паровой
турбины:
Рис. 2. Процесс расширения пара в h-s диаграмме.
Температура tK определится, как:
t K  t ХВ  t В   t К , С
По температуре определим конечное давление:
PK  f s (t K ), МПа
Зададимся некоторым давлением воды в расширителе PP :
PP  0,5  P(t ГВ ), МПа
Определим параметры:
h0 ПТ  f s ( Pp )  h '', кДж / кг
Р
hВЫХ
 f s ( Pp )  h ', кДж / кг
s0  f ( Pp ), кДж / кг  С
hkt  f ( Pk ; s0 ), кДж / кг
Энтальпия воды из скважины:
hГВ  f ( РГВ , t ГВ ), кДж / кг
2) Записать самостоятельно уравнения теплового и материального
баланса для расширителя.
Где G0 - расход пара на паровую турбину, GИ - расход в испаритель.
Решить систему уравнений:………ОПРЕДЕЛИТЬ
G0 , кг / с
GИ , кг / с
3) Определим мощность паровой турбины:
N Э  G0  (h0ПТ  hktПТ ) oi ЭМ , кВт
4) Для нахождения оптимального давления в расширителе из условия
максимальной мощности паровой турбины проведем аналогичные
расчеты п.1-3 для
пяти точек из следующего диапазона давлений:
от Pk до P  f (t ГВ ), МПа
!!!! Результаты вычислений записать в таблицу 1:
Таблица 1. Результаты вариантных расчетов: Например
PP , МПа
0,004 0,25 0,3 0,45 0,62
Р
ВЫХ
, кДж/кг
h0 , кДж/кг
hKT , кДж/кг
G0 , кг/с
N Э , кВт
h
По полученным значениям построить график зависимости мощности паровой
турбины от выбранного давления в расширителе:
NЭ, МПа
3.5
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
0
0.2
0.4
0.6
0.8
-0.5
Рр, МПа
Рис. 3. Пример графика зависимости мощности паровой турбины от
давления РР.
Из графика определяем, что N Э ПТ MAX  .... МВт при РР  .... МПа
2. Расходы рабочих тел.
1) Определим параметры:
 Температура на входе в испаритель:
tвхИСП  f ( Р Р ), С (при hр вых)
 Температура воды на выходе из испарителя:
И
И
t ВЫХ
 t ВХ
 t ВИ , С
 Энтальпия на выходе из испарителя:
И
И
hВЫХ
 f ( PP ; t ВЫХ
), кДж / кг
2) Построим процесс расширения в хладоновой турбине и
определим энтальпии:
И
 Точку 0 определим при температуре t0  t ВХ   t И , С
 Точку kt определим из условия адиабатного расширения паров
хладона в турбине на пересечении изотермы tК  t ХВ  5  10  21C и
адиабаты S1  S2
 Точку k’ находим на линии насыщения (х=0) при температуре tК
Рис. 4. Термодинамическая диаграмма i-lgP хладагента R11
Энтальпии:
h0 ХТ  ...кДж / кг , hkt ХТ  ...кДж / кг , hk ' ХТ  ...кДж / кг
Давления:
P0  10 бар , Pk  0,9 бар
3)
Записать самостоятельно уравнение
теплового
баланса для
испарителя.
G0 ХТ - расход пара на хладоновую турбину , GИ - расход в
испаритель. Определить расход хладона из уравнения т. б.:
G0 ХТ  ...кг / с
3. Электрические мощности турбин и мощность ГеоТЭС.
1) Мощность паровой турбины: N Э ПТ MAX  ...МВт
2) Мощность хладоновой турбины: N Э ХТ  G0ХТ (h0ХТ  hktХТ ) oi ЭМ , кВт
3) Потеря мощности на насосе, закачивающим воду обратно в скважину:
NH 
1,1  PГВ  PР
H
CP  GГВ , кВт , принять кпд насоса н  0,8
Удельный объем определятся по таблицам свойств воды и водяного пара,
3
как объем кипящей воды при давлении в расширителе: СР  f ( Рр ), м / кг
4) Мощность ГеоТЭС:
N ГеоТЭС  N Э ПТ  N Э ХТ  N H , МВт
4. КПД ГеоТЭС.
Коэффициент использования геотермальной энергии запишется, как:
 ГеоТЭС 
Вывод по решению.
N ГеоТЭС
И
GГВ (hГВ  hВЫХ
)