Общая энергетика: Рабочая программа, задание на контрольную работу и методические указания к ее выполнению, практические работы и методические указания к их выполнению

Министерство образования Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Северо - Западный государственный заочный технический университет

Кафедра теплотехники и теплоэнергетики

ОБЩАЯ ЭНЕРГЕТИКА Рабочая программа Задание на контрольную работу и методические указания к ее выполнению Практические работы и методические указания к их выполнению

Факультет энергетический Направление и специальность специалиста: 650900 – электроэнергетика 100400 – электроснабжение Направление подготовки бакалавра 551700 – электроэнергетика

подготовки

Санкт-Петербург 2003

дипломированного

Утверждено редакционно-издательским советом университета УДК 621.311.2 (075.8) Общая энергетика: Рабочая программа, задание на контрольную работу и методические указания к ее выполнению, практические работы и методические указания к их выполнению. – СПб.: СЗТУ, 2003. - 55 с. Методический комплекс соответствует требованиям государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования по направлению подготовки дипломированного специалиста 650900 – «Электроэнергетика» (специальность 100400 – «Электроснабжение») и направлению подготовки бакалавра 551700- «Электроэнергетика». Методический комплекс включает рабочую программу, задание на контрольную работу и методические указания к ее выполнению; практические работы, методические указания к их выполнению, тематический план лекций, перечень основной и дополнительной литературы, тестовые задания. В рабочей программе рассматриваются: теоретические основы теплотехники, тепловые и атомные электростанции; гидроэнергетические установки, нетрадиционные установки, вторичные энергоресурсы.

Рассмотрено на заседании кафедры теплотехники и теплоэнергетики 26 марта 2003 года. Одобрено методической комиссией энергетического факультета 3 апреля 2003 года. Рецензенты: кафедра теплотехники и теплоэнергетики СЗТУ (зав. каф. З.Ф. Каримов, д-р техн. наук, проф.); О.П. Кректунов ведущий научный сотрудник АООТ НПО ЦКТИ. Составители: А.А. Кошелев, канд. техн. наук, доц., А.В. Пакшин, канд. техн. наук, доц., О.В. Шелудько, канд. техн. наук, доц.

© Северо-Западный государственный заочный технический университет, 2003 2

ПРЕДИСЛОВИЕ Цель изучения курса - освоение теоретических основ преобразования тепловой энергии в теплоэнергетических установках различных отраслей промышленности и электростанций различного типа, а также основ проектирования и эксплуатации этих установок. Задача изучения курса - приобретение навыков расчета тепловых схем электростанций и промышленно-отопительных котельных; составление тепловых балансов и расчет основных технико-экономических показателей тепловых электростанций. Связь с другими дисциплинами. Для изучения курса необходимы знания, полученные в дисциплинах "Высшая математика", "Физика". 1. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 1.1.

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ ПО ГОС

Тепловые и атомные электростанции; типы тепловых и атомных электростанций, теоретические основы преобразования энергии в тепловых двигателях, паровые котлы и их схемы; ядерные энергетические установки, типы ядерных реакторов; паровые турбины; энергетический баланс ТЭС и АЭС; тепловые схемы ТЭС и АЭС; гидроэнергетические установки; гидроэнергоресурсы, схемы использования гидравлической энергии , процесс преобразования гидроэнергии в электрическую на различных типах гидроэнергоустановок; современные проблемы комплексного использования гидроресурсов; регулирование речного стока; проектирование и эксплуатация гидроэнергоустановок; традиционная и малая гидроэнергетика; нетрадиционные возобновляемые источники энергии; солнечные, ветровые, геотермальные, волновые, приливные энергоустановки; малые ГЭС, вторичные ресурсы; источники энергопотенциала, типы энергоустановок, социальноэкологические аспекты, экономика; накопители энергии; ресурсосберегающие технологии. 1.2. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА (объем дисциплины 100 часов) ВВЕДЕНИЕ (2 часа) [1], с. 4..7; [2], с. 3...8 Энергоресурсы мира и России. Топливоэнергетический комплекс (ТЭК); энергетическая политика России в новых экономических условиях. Основные направления рационального энерго- и теплоиспользования. 3

Вопросы для самопроверки 1. Роль топливо-энергетического комплекса (ТЭК) в развитии экономики России. 2. Классификация энергетических ресурсов. 3. Назовите основные направления рационального энергоиспользования (энергосбережения). 1.2.1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ТЕПЛОТЫ В ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВКАХ (18 часов) [1], с. 8...82, 85...143; [2], с. 47...56 Техническая термодинамика: основные понятия термодинамики; первый закон термодинамики; второй закон термодинамики; термодинамические свойства и процессы реальных газов и паров; циклы энергетических установок. Теплообмен: теплопроводность; конвективный теплообмен; теплообмен излучением; теплопередача; сложный теплообмен; основы расчетов теплообменных аппаратов. Вопросы для самопроверки 1. Что такое термодинамическая система? Рабочее тело? 2. Перечислите основные параметры рабочего тела. 3. Термодинамические диаграммы и изображение термодинамических процессов в них. 4. Приведите и поясните расчетные аналитические формы записи первого закона термодинамики. 5. Приведите частные формулировки второго закона термодинамики. Аналитическое выражение этого закона. 6. Назовите основные термодинамические процессы и изобразите их в термодинамических диаграммах. 7. Покажите переход некипящей питательной воды в перегретый пар в Pv – и Ts – диаграммах. Как вычислить количество теплоты, необходимое для этого перехода рабочего тела в 1 кг? 8. Поясните различие между соплом (конфузором) и диффузором. Приведите примеры их применения в технике. Что такое комбинированное сопло? 9. Назовите циклы, которые осуществляются в поршневых двигателях внутреннего сгорания (ДВС) и газотурбинных установках (ГТУ). 10. Поясните, как теплота сгорания натурального топлива в теплотехнических установках переходит в механическую работу. 11. Что такое термический КПД цикла теплотехнической установки? От чего зависит термический КПД теплового двигателя? 4

12. Изобразите цикл Ренкина паротурбинной установки в Тs – диаграмме, покажите пути повышения его термического КПД. 13. Назовите виды теплообмена. Приведите примеры из техники, где имеют место эти виды теплообмена. 14. Запишите основные уравнения, по которым производится расчет этих видов теплообмена. 15. Назовите несколько способов интенсификации теплопередачи. 16. Теплообменные аппараты. Напишите уравнения, используемые для расчета этих аппаратов. 17. Виды расчетов теплообменных аппаратов, приведите примеры их использования в энергетике. 18. Регенеративные подогреватели и сетевые. В чем их отличие по назначению? 1.2.2. ОСНОВЫ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ В ГИДРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВКАХ (2 часа) [2], с. 47...56 Основы гидроэнергетики: основные характеристики потока воды; уравнение неразрывности потока жидкости; уравнение Бернулли; гидродинамический напор, гидравлическое сопротивление и потеря напора жидкости. Основные гидрологические характеристики рек: расход воды, норма и модуль стока, работа водяного потока. Вопросы для самопроверки 1. Назовите основные характеристики потока воды. 2. Получите уравнение Бернулли из основного уравнения гидростатики. 3. Что такое гидродинамический напор, гидравлическое сопротивление и потеря напора воды? 4. Перечислите основные характеристики рек. 5. Как определить мощность гидростанции? 1.2.3. ОСНОВЫ РАБОТЫ ЯДЕРНЫХ РЕАКТОРОВ (2 часа) [5], с. 3..51 Понятие о ядерных цепных реакциях. Основы физического расчета ядерного реактора. Глубина выгорания ядерного топлива. Основы теплового расчета парогенератора с водо-водяным энергетическим реактором.

5

Вопросы для самопроверки 1. Изложите основы физического расчета реактора. 2. Какой изотоп природного урана в основном используется в атомной энергетике? 3. Глубина выгорания ядерного топлива, что это такое? 4. Изложите основы теплового расчета парогенератора с водо-водяным энергетическим реактором. 1.2.4. ТЕПЛОВЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СТАНЦИИ (18 часов) [1], с. 246...274 Типы тепловых электростанций (ТЭС): конденсационные (КЭС, ГРЭС) и теплоэлектроцентрали (ТЭЦ). Простейшие принципиальные тепловые схемы электростанций. Суточные и годовые графики тепловых и электрических нагрузок; выбор электростанций для их покрытия. Потери и КПД тепловых электростанций на органическом топливе. Показатели тепловой экономичности теплоэлектроцентралей (ТЭЦ). Условия применимости схем раздельного и комбинированного энергоснабжения. Выбор начальных и конечных параметров и схемы промежуточного перегрева пара на ТЭС. Выбор числа ступеней и температуры подогрева питательной воды. Особенности систем регенеративного подогрева питательной воды паротурбинных установок ТЭС. Схемы отпуска от ТЭЦ пара и сетевой воды внешним потребителям. Основное энергетическое оборудование тепловых электростанций: энергетические паровые и водогрейные котлы, типы котлов; принципиальные схемы котлов и их основные характеристики; тепловой баланс и КПД котла; компоновка и конструкции котлов; водоподготовка и водный режим котлов. Паровые и газовые турбины: принцип действия и устройство турбин; преобразование энергии в ступени турбины; потери и КПД турбинной ступени; многоступенчатые турбины. Вспомогательное оборудование тепловых электростанций: характеристики, конструкции и условия эксплуатации насосного оборудования ТЭС: конденсатных, питательных, дренажных, циркуляционных, сетевых и подпиточных насосов; выбор привода питательного насоса. Выбор основного и вспомогательного оборудования ТЭС. Назначение, принцип работы, схемы включения и конструкции теплообменных аппаратов, деаэраторов, охладителей пара и дренажа, испарителей и паропреобразователей. Техническое водоснабжение, топливоснабжение, шлакоудаление, очистка и удаление дымовых газов. Охрана окружающей среды от воздействия тепловых электростанций. Теплоснабжение: системы теплоснабжения; теплофикационные установки КЭС и ТЭЦ; производственные и производственно-отопительные котельные; 6

тепловые схемы источников теплоснабжения; расчет тепловых схем производствено-отопительных ТЭЦ и котельных; выбор основного оборудования котельных. Внешние тепловые потребители; расчет тепловых нагрузок и графики этих нагрузок; схемы присоединения тепловых потребителей к тепловой сети; регулирование теплопотребления. Вопросы для самопроверки 1. Классификация тепловых электрических станций. 2. Назовите условия, которые являются основополагающими при выборе типа электростанции. 3. Приведите простейшие (принципиальные) схемы КЭС и ТЭЦ. 4. Тепловые потери и электрический КПД тепловых электростанций. 5. Назовите показатели тепловой экономичности ТЭЦ. 6. Назовите условия применения схем раздельного и комбинированного энергоснабжения. 7. Покажите на примере влияния начальных и конечных параметров пара на экономичность тепловых электростанций. 8. С какой целью на тепловых электростанциях применяется промежуточный перегрев пара? 9. С какой целью на ТЭС применяется регенеративный подогрев питательной воды? 10. Покажите схемы отпуска технологического (производственного) пара от промышленно-отопительной ТЭЦ. 11. Назовите расчетные тепловые нагрузки ТЭЦ. Как они определяются? 12. Приведите простейшую схему теплофикационной установки. 13. Приведите график тепловых нагрузок по продолжительности отопительного периода. 14. Показатели тепловой экономичности тепловых электростанций. Величина удельных расходов условного топлива на выработку электроэнергии на КЭС и ТЭЦ. Удельный расход условного топлива на выработку и отпуск теплоты от ТЭЦ. 15. Назовите основное энергетическое оборудование ТЭС. Что является критерием правильности выбора состава, типа и мощности этого оборудования. 16. Назовите оптимальные значения коэффициентов теплофикации по технологическому пару и сетевой воде. 17. Назовите типы насосов, применяемых на ТЭС. 18. Назначение, принципы работы, схемы включения и конструкции теплообменных аппаратов, деаэраторов и охладителей пара на ТЭС. 19. Назовите типы систем теплоснабжения. Покажите преимущества и недостатки каждого типа. 20. Покажите на примере влияние выбросов тепловых электростанций на экологию. 7

1.2.5. АТОМНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СТАНЦИИ (8 часов ) [2], с. 176...221 Преимущества атомных электрических станций (АЭС) по сравнению с тепловыми электростанциями. Тепловые схемы АЭС: одноконтурная, двухконтурная и трехконтурная. Основное энергетическое оборудование АЭС: атомные реакторы типа РБМК, ВВЭР и БН; основные отличия и особенности этих типов энергетических реакторов. Реакторные установки двухконтурных АЭС. Высокотемпературные газоохлаждаемые реакторы (ВТГР); тенденции развития ВТГР. Атомные станции теплоснабжения (АСТ); реакторные установки для АСТ. Реакторные установки на быстрых нейтронах. Атомные теплоэлектроцентрали (АТЭЦ). Парогенераторы, турбины, промежуточные сепараторы и пароперегреватели атомных электростанций. Особенности паротурбинного цикла АЭС. Вопросы для самопроверки 1. Покажите преимущества атомных электростанций перед тепловыми. 2. Приведите принципиальные тепловые схемы АЭС. 3. Назовите типы реакторов для АЭС, а также основные отличия и особенности этих типов. 4. В чем преимущества реакторов на быстрых нейтронах перед реакторами на тепловых нейтронах? 5. Что такое «тепловая мощность» АЭС? 6. Как определяется электрический КПД атомной электростанции? Назовите численное значение его для современных АЭС. 7. С какой целью применяются сепараторы-паропрегреватели на АЭС? Как происходит сепарация и перегрев пара в СПП? 8. В чем особенности паротурбинного цикла АЭС? 9. Назовите основные положения расчета парогенераторов АЭС.

8

1.2.6. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ (4 часа) [2], с. 226...256 Классификация гидравлических турбин для гидроэлектростанций (ГЭС): активные и реактивные гидротурбины; энергетические характеристики гидротурбин. Состав и компоновка основных сооружений ГЭС. Каскадное и комплексное использование водных ресурсов. Регулирование речного стока. Проектирование и эксплуатация гидроэнергетических установок. Гидроэнергетика малых гидроэлектростанций: ГЭС русловые, приплотинные; гидроаккомулирующие электростанции (ГАЭС); приливные электростанции (ПЭС); волновые энергоустановки. Решение экологических проблем при комплексном использовании водных ресурсов. Вопросы для самопроверки 1. Классификация гидротурбин. В чем отличие гидротурбин для ГЭС и ГАЭС? 2. Объясните принцип действия и особенности конструкции активных и реактивных гидротурбин. 3. Каскадное использование водных ресурсов. Как производится регулирование речного стока? 4. Покажите перспективы использования водных ресурсов для строительства малых ГЭС, приливных электростанций (ПЭС) и волновых энергоустановок. 5. Как решаются экологические проблемы при комплексном использовании водных ресурсов? 1.2.7. НЕТРАДИЦИОННАЯ ЭНЕРГЕТИКА (8 часов) [3], с. 521...550 Солнечные энергетические установки: системы солнечного теплоснабжения. Солнечные электростанции с центральным приемником. Геотермальная энергетика: геотерминальные ресурсы; принципиальные схемы геотерминальных тепловых электростанций (ГэоТЭС). Ветроэнергетика: принципы преобразования ветровой энергии; принципиальные конструкции ветровых турбин; основные узлы ветроэнергетических установок.

9

Вопросы для самопроверки 1. Приведите примеры использования солнечных энергетических установок для систем теплоснабжения. 2. Назовите геотермальные ресурсы России. Приведите принципиальные схемы ГэоТЭС. 3. Назовите принципы преобразования ветровой энергии в электрическую. 4. Назовите конструкцию ветровых турбин и основные узлы ветроэнергетических установок. 5. Покажите на примере перспективы развития нетрадиционной энергетики в России. 1.2.8. ОСНОВЫ ЭНЕРГОТЕХНОЛОГИИ И ВТОРИЧНЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ (2 часа) [1], с. 304...319 Основы энерготехнологии; вторичные энергоресурсы (ВЭР); классификация ВЭР и направления их использования. Утилизационные энергетические установки; ресурсосберегающие технологии. Вопросы для самопроверки 1. Дайте классификацию вторичных энергоресурсов (ВЭР). 2. Приведите примеры использования ВЭР в утилизационных энергетических установках. 3. Покажите принципиальную тепловую схему электростанции на биомассе. 4. Приведите примеры энергосбережения в энергетических установках.

10

1.3. ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН ЛЕКЦИЙ (для студентов очно - заочной формы обучения) (24 часа) Темы лекций

1. Теоретические основы преобразования теплоты в энергетических установках . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Тепловые электрические станции: принципиальные тепловые схемы КЭС и ТЭЦ. Основное энергетическое (технологическое) оборудование КЭС и ТЭЦ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Технико-экономические показатели тепловых электростанций. Графики электрических и тепловых нагрузок. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. Атомные электростанции: принципиальные тепловые схемы; преимущества АЭС по сравнению с тепловыми электростанциями. . 5. Основы гидроэнергетики. Гидравлические электростанции. Нетрадиционная энергетика. Утилизационные энергетические установки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6. Основы энерготехнологии и вторичные энергетические ресурсы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Объем, часы

4 4 4 4 4 4

1.4. ТЕМЫ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ (8 часов) Темы лабораторных работ

1. Изучение принципиальной тепловой схемы и оборудования ТЭЦ . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Исследование теплопередачи сетевого подогревателя. . . . . . . . 3.Теплотехнические испытания части высокого давления паровой турбины. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. Определение теплового баланса и расхода топлива котельного агрегата. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Объем, часы

2 2 2 2

1.5. ТЕМЫ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ (4 часа) Темы практических занятий

1. Тепловой баланс котельной установки. Определение КПД котла методом обратного теплового баланса. Годовые показатели и оборудование ТЭЦ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Тепловой и конструктивный расчеты теплообменных аппаратов ТЭС. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

11

Объем, часы

2 2

2. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК Основной: 1. Арсеньев Г. В.. Энергетические установки. - М.: Высшая школа, 1991. 336 с. 2. Волков Э. П., Ведяев В. А., Обрезков В. И.. Энергетические установки электростанций. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 280 с. Дополнительный: 3. Тепловые и атомные электростанции: Справочник / Под. общ. ред. Григорьева В. А., Зорина В. М.. - М.: Энергоатомиздат, 1989.- 608 с. 4. Немцев З. Ф., Арсеньев Г. В.. Теплоэнергетические установки и теплоснабжение. - М.: Энергоиздат, 1982. - 400 с. 5. Кузнецов Н. М., Копп И. З., Кузнецов А. Н.. Паропроизводящие установки атомных электрических станций. - СПб.: СЗПИ, 1990. - 53 с. 6. Промышленные тепловые электростанции. / Под общ. ред. Соколова Е. Я.М.: Энергия, 1979. – 496 с. 7. Соколов Е. Я. Теплофикация и тепловые сети. -М.: МЭИ, 2001. – 472с. 8. Теплоэнергетика и теплотехника. Общие вопросы: Справочник. / Под. общ. ред. Григорьева В. А. и Зорина В. М. -М.: Энергия, 1987. – 652 с. 9. Ривкин С. Л., Александров А. А. Термодинамические свойства воды и водяного пара: Справочник. - М.: Энергия, 1984. – 80 с. 3. ЗАДАНИЕ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЕЕ ВЫПОЛНЕНИЮ При выполнении контрольного задания рекомендуется придерживаться следующих требований: 1. Согласно учебному плану, необходимо выполнить одну контрольную работу. Номера вариантов задач в контрольной работе определяются в зависимости от суммы двух последних цифр шифра студента. 2. Переписать полностью условие задачи для своего варианта. 3. При решении задачи пояснить словами вычисляемую величину, привести соответствующую формулу, найти неизвестную величину в буквенном и числовом выражении. 4. Для каждой найденной величины надо указывать размерность (невыполнение этого требования равносильно ошибке). 5. Вычисления производить при помощи микрокалькулятора с точностью до третьей значащей цифры. Графики должны быть построены в масштабе, желательно на миллиметровой бумаге. 6. В ответах следует придерживаться терминов и обозначений, принятых в учебнике. Результаты решения должны быть представлены в единицах СИ. 7. Если при решении задачи какая-либо величина берется из таблицы, надо назвать источник с указанием автора. 12

8. Текст следует писать разборчиво, оставляя поле для замечаний рецензента, страницы нумеровать, выполненное задание подписать. По согласованию с преподавателем, ведущим учебные занятия по дисциплине, в качестве контрольного задания может быть представлено решение научно-технической задачи, стоящей перед студентом на производстве. Особенно большой интерес представляют проблемы, при решении которых получен реальный экономический эффект. Консультации по их разработке и внедрению результатов обеспечивает кафедра. Задача 1. Рассчитать годовой отпуск теплоты от ТЭЦ отдельно для производственнотехнологических и коммунально-бытовых потребителей. Определить сантехническую нагрузку производственно-технологических потребителей. Построить годовой график производственного технологического теплоснабжения. Результаты расчета нагрузок потребителей сетевой воды обобщить в виде графика тепловых нагрузок по продолжительности [1]. На основании расчетов выбрать основное оборудование промышленно - отопительной ТЭЦ (паровые турбины, паровые и водогрейные котлы). Представить тепловую схему ТЭЦ с кратким описанием. Обозначения: -расчетный отпуск технологического (производственного) пара ДРП; -давление и температура технологического пара Рп и tп; -доля возврата и температура конденсата технологического пара βок и tок; -годовое число часов использования максимума производственнотехнологической нагрузки по пару hПТЭЦ; -доля сантехнической нагрузки в горячей воде от расчетного отпуска технологического (производственного) пара γст; -место сооружения ТЭЦ - по климатическим условиям города. Например: г. Иваново; -численность населения жилого района или города, присоединенного к ТЭЦ, m; -вид топлива, сжигаемого на ТЭЦ, - твердое (т) или газомазутное (гм); -низшая теплота сгорания топлива Q нр . Данные для расчета взять по табл. 1,2,3.

13

Таблица 1

Иркутска

Волгограда

Архангельска

Вильнюса

Перми

Риги

Братска

Верхоянска

Костромы

Тюмени

Керчи

Мурманска

Москвы

Красноярска

Киева

Иваново

D п, кг/с γст Климатические условия города

10 11 12 13 14 15 16 17 18 500 550 600 650 700 750 800 850 900 0,06 0,05 0,06 0,07 0,08 0,07 0,06 0,05 0,06 Якутска

р

С.-Петербурга

Dрп, кг/с γст Климатические условия города

Исходные данные по сумме двух последних цифр шифра 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 30 50 100 150 200 250 300 350 400 450 0,16 0,15 0,14 0,13 0,12 0,11 0,10 0,09 0,08 0,07

Куйбышева

Величина

Таблица 2

р

Qн,

9 90

Уголь

Газ (мазут)

Уголь

Газ (мазут)

Уголь

Газ (мазут)

Уголь

Газ (мазут)

Исходные данные по последней цифре шифра 1 2 3 4 5 6 7 8 90 80 70 100 90 80 70 80

Уголь

0 100

Газ (мазут)

Величина m, тыс.чел . Топливо

48,65 15,91 48,71 16,71 49,01 17,25 49,52 18,92 50,31 20,52

МДж/кг

14

Таблица 3 Величина рп, МПа tп, °С βок tок,°С hпТЭЦ, ч/год

0 -

Исходные данные по предпоследней цифре шифра 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 0,95 0,85 0,75 180 190 200 210 220 225 220 215 205 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 0,75 0,8 0,85 0,9 95 95 95 95 95 95 95 95 95 4300 4500 4700 5000 5200 5500 5700 5300 4400

Методические указания Годовой отпуск теплоты от ТЭЦ определяется отдельно для производственно-технологических и коммунально-бытовых потребностей. Нужды производственно-технологических потребителей покрываются технологическим паром, а коммунально-бытовых потребителей - сетевой (горячей) водой. Для правильного выбора оборудования ТЭЦ необходимо знать сантехническую нагрузку производственно-технологических потребителей, которая покрывается сетевой водой и добавляется к коммунально-бытовой нагрузке. Производственно-технологическое теплопотребление 1. Расчетная производственно-технологическая нагрузка определяется по формуле (1), МВт или ГДж/ч∗

р = Д р [h − β (h − h ) − h ](1 + q ), Qп п п ок ок хз хз п

(1)

где hП -энтальпия технологического (производственного) пара, кДж/кг; hок -энтальпия обратного конденсата, кДж/кг; hхз -энтальпия холодной воды зимой, кДж/кг; q п-доля тепловых потерь в паропроводах (принять 0,06...0,10). Значение (численное) энтальпии технологического пара определяется по заданным значениям Рп и tп, пользуясь h,s -диаграммой для водяного пара или таблицами [9] *Расчетные тепловые нагрузки нужно выражать в мегаваттах и гигаджоулях, пользуясь следующими соотношениями: 1 МВт = 3,6 ГДж/ч; 1МВт = 1⋅106 Вт; 1ГДж = 1⋅109 Дж. 15

Энтальпию обратного конденсата можно определить по формуле , кДж/кг hОК = с ּ tОК ,

(2)

где с = 4,19 кДж/(кг⋅К) -удельная массовая теплоемкость воды. Энтальпия холодной воды hХЗ ≈ 4,19⋅tхз, кДж/кг ( tХЗ - температура холодной воды, зимой принять равной 5 °С). 2. Годовой отпуск пара на производственно-технологические нужды, т/год

р ⋅ hп Д гп = Д п ТЭЦ ,

(3)

Р

где Д П - в тоннах на час (т/ч). 3. Годовой отпуск теплоты на производственно-технологические нужды, ГДж р ⋅ hп Q гп = Q п ТЭЦ ,

(4)

где Q пР - в гигаджоулях на час (ГДж/ч). Затем строится годовой график производственно-технологического теплоснабжения (на миллиметровой бумаге). Для этой цели по приложению [П.1] выбирается осредненный график теплопотребления, соответствующий П

заданной величине h ТЭЦ (табл. 3), и строится подобный график в абсолютных значениях тепловых нагрузок. Каждая ордината графика вычисляется по формуле

Q гп

Q пi = Q пi , 12 ∑ Q пi i =1 где Q ПI - отпуск теплоты за текущий месяц, ГДж; Q ПI - то же в относительных величинах по таблице (приложение 1).

16

(5)

Коммунально-бытовое теплопотребление

Нагрузки коммунально-бытовых потребителей - расчетные, средние и годовые - определяются по известной методике. Ниже приводится методика этого расчета, а необходимые справочные материалы представлены в приложении. Расчетные тепловые нагрузки

1. Расчетная нагрузка отопления, Вт (МВт) и ГДж/ч Q оp = q о А(1 + k ) = q о mf(1 + k ), 1 1

(6)

где q0- укрупненный показатель максимального теплового потока на отопление жилых зданий на 1 м2 общей площади (приложение П.2), Вт/ м2; А = m⋅f -общая площадь жилых зданий, м2; f -норма общей площади в жилых зданиях на 1 чел. (может приниматься равной 18 м2/чел.); k1 = 0,25 -коэффициент, учитывающий долю теплового потока на отопление общественных зданий. 2. Расчетная нагрузка вентиляции, Вт (МВт) и ГДж/ч Q вр = k1k 2 q о A,

(7)

где k2 - коэффициент, учитывающий долю теплового потока на вентиляцию общественных зданий (k2 = 0,4 для зданий постройки до 1985 г., k2 = 0,6 после 1985 г.); 3. Расчетная нагрузка горячего водоснабжения, Вт (МВт) и ГДж/ч Q гр = q г m,

(8)

где qг -укрупненный показатель среднего теплового потока на горячее водоснабжение на 1 чел. (приложение П.3), Вт/чел. 4. Расчетная нагрузка коммунально-бытовых потребителей, Вт (МВт) и ГДж/ч

17

Q кр = Q ор + Q вр + Q гр .

(9)

Средние тепловые нагрузки

1. Средняя нагрузка отопления, Вт (МВт) и ГДж/ч ср р tв − to Qо = Qо , р tв − tо

(10)

где tв -средняя температура внутреннего воздуха отапливаемых зданий (tв = 18°С - для жилых и общественных зданий, tв = 16°С - для производственных зданий); tро и tо - расчетная для отопления и средняя за отопительный период температуры наружного воздуха (приложение П.4) 2. Средняя нагрузка вентиляции, Вт (МВт) и ГДж/ч ср р t − to Qв = Qв в . р tв − tв

(11)

3. Средняя за отопительный период нагрузка горячего водоснабжения, Вт (МВт) и ГДж/ч р Q ср г = Qг .

(12)

4. Средняя за неотопительный период нагрузка горячего водоснабжения, Вт (МВт) и ГДж/ч

ср 55 − t хл ср β, Q гл = Q г 55 − t х

(13)

где tх = 5°С и tхл=15°С - соответственно температуры холодной (водопроводной) воды в отопительный и неотопительный периоды; β -коэффициент, учитывающий изменение среднего расхода воды на горячее водоснабжение в неотопительный период по отношению к отопительному (β

18

=0,8 - для жилых и общественных зданий; β =1,5 -то же для курортных и южных городов; β =1 -для промпредприятий); выбирается самостоятельно. 5. Средняя за отопительный период нагрузка коммунально-бытовых потребителей ср ср ср Q ср к = Qо + Qв + Qг .

(14)

Годовые расходы теплоты

1. Годовой расход теплоты на отопление, ГДж Q го = Q ср о ho ,

(15)

где hо -длительность отопительного периода (приложение П.4), ч. 2. Годовой расход теплоты на вентиляцию, ГДж Q гв = Q ср в h o z/24,

(16)

где z = 16 ч -время работы за сутки систем вентиляции общественных зданий. 3. Годовой расход теплоты на горячее водоснабжение, ГДж ср Q гг = Q ср г h o + Q гл (8400 − h o ) .

(17)

4. Годовой расход теплоты на коммунально-бытовые нужды, ГДж Q гк = Q го + Q гв + Q гг .

(18)

Отпуск теплоты по сетевой воде

Сантехническая нагрузка промышленных предприятий покрывается сетевой водой и суммируется с коммунально-бытовой нагрузкой. Расчетная сантехническая нагрузка, МВт и ГДж/ч 19

р. Q ср = γQ п

(19)

Можно допустить, что закономерности изменения сантехнической и коммунально-бытовой нагрузки в зависимости от температуры наружного воздуха совпадают. Тогда годовой отпуск теплоты на сантехнические нужды, ГДж Q гс = Q ср Q гк /Q кр .

(20)

С учетом тепловых потерь в сетях расчетная нагрузка потребителей сетевой воды составит, МВт и ГДж/ч р = (1 + q)(Q р + Q р ), Q св к с

(21)

а годовой отпуск теплоты в сетевой воде, ГДж Q гсв = (1 + q)(Q гк + Q гс ),

(22)

где ⎯q - доля тепловых потерь в тепловых сетях (принимается самостоятельно в пределах от 0,04 до 0,08). Результаты расчета нагрузок потребителей сетевой воды обобщаются в виде графика тепловых нагрузок по продолжительности [1]. Он совмещается с графиком изменения нагрузок от температуры наружного воздуха tн. В левой части графика приводятся зависимости нагрузок отопления Qо, вентиляции Qв и горячего водоснабжения Qг (МВт) от tн, а затем путем их графического суммирования - зависимость нагрузки коммунально-бытовых потребителей Qк от tн. Далее при расчетной температуре для отопления откладывается Qрсв и строится зависимость Qсв от tн при условии, что любой tн, ниже расчетной, соответствует численное значение разности (Qcв - Qк), пропорциональное значению Qк. В правой части строится собственно график тепловых нагрузок по продолжительности, на котором по оси абсцисс приводятся продолжительность стояния температур наружного воздуха от +18°С (8400 ч) и +8°С (hо) до расчетной для отопления (прилож. П.4), а по оси ординат соответствующие им нагрузки по сетевой воде. Весь график строится в линейном масштабе, удобном для построения и чтения. Пример графика тепловых нагрузок по продолжительности приводится в [1].

20

В заключение результаты расчета тепловых нагрузок необходимо свести в таблицу (прилож. П.5). Выбор основного оборудования

К основному оборудованию промышленно-отопительных ТЭЦ относятся паровые и водогрейные котлы и паровые турбины. Критерием правильности выбора состава, типа и мощности основного оборудования является достижимость оптимальных значений расчетных коэффициентов теплофикации по пару αрп и сетевой воде αрсв при соответствующих величинах технологической и коммунально-бытовой (в сумме с сантехнической) нагрузок. Оптимальные коэффициенты теплофикации определяются на основе технико-экономических расчетов и зависят от мощностного ряда выпускаемых теплофикационных паровых турбин. Соответствующие технико-экономические исследования показывают, что оптимальные значения расчетных коэффициентов теплофикации по пару и сетевой воде составляют соответственно αрп = 0,7.....1,0 и αрсв = 0,4.....0,7 [1]. Напомним, что

пт, р р α = п , п р Д п Д

(23)

т, пт р α = св , (24) св р Q св пт,р -соответственно отпуск теплоты и пара из производственных где Д п отборов выбранных турбин типа ПТ и Р, кг/с; т,пт -отпуск теплоты по сетевой воде из отопительных отборов выбранных Qсв турбин типа Т и ПТ, МВт. Характеристики паровых турбин, водогрейных и энергетических паровых котлов приведены в приложениях (П.6,7,8) [7,8]. При выборе оборудования следует выполнять следующие условия: 1. Выбираются наиболее крупные агрегаты (с учетом перспективного роста тепловых нагрузок). 2. Оборудование должно быть по возможности однотипным, но обеспечивающим все требуемые виды теплопотребления. В частности, турбины типа Р следует выбирать при трехсменном режиме работы предприятий, что условно можно считать имеющим место при годовом числе часов Q

21

использования максимума производственно-технологической нагрузки свыше 5000 ч. 3. Встроенные пучки конденсаторов теплофикационных турбин типа Т и ПТ (прилож. П. 6) используются для подогрева подпиточной воды перед химчисткой в открытых системах теплоснабжения и сетевой воды перед сетевыми подогревателями в закрытых системах. 4. Пиковые нагрузки производственно-технологических потребителей по пару покрываются с помощью редукционно-охладительных установок (РОУ), а потребителей сетевой (горячей) воды с помощью пиковых водогрейных котлов (ПВК) (прилож. П.8). Избыточная теплопроизводительность выбираемых ПВК должна быть минимальной. 5. Выбор типа и количества энергетических паровых котлов осуществляется по суммарному расходу свежего пара на все выбранные турбины и РОУ ( Д ороу ) с коэффициентом 1,02 (прилож. П.7). Двухпроцентная добавка дается на неучтенные потери теплоты в цикле ТЭЦ. Таким образом, требуемая паропроизводительность ТЭЦ, кг/с

Д ТЭЦ = 1,02⎡∑ (Д о )т, пт, р + Д оРОУ ⎤ , ⎢⎣ ⎥⎦

(25)

где До -номинальный расход свежего пара на все выбранные турбины данного типа (Т, ПТ или Р), кг/с. Расход свежего пара на РОУ определяется по формуле, кг/с

р − Д пт, р ) Д оРОУ = (Д п п

h п − h пв

h о ηРОУ − h пв

,

(26)

р - отпуск пара на производственно-технологические нужды из где Дпт, п отборов выбранных турбин типа ПТ и Р, кг/с; hо -энтальпия свежего пара за котлами (по [7]), кДж/кг); ηРОУ -КПД РОУ (принимается равным 0,98); hпв -энтальпия питательной воды, выбирается по давлению и температуре питательной воды (прилож. П.7) с помощью таблиц [7], кДж/кг. Тип и количество выбранных к установке энергетических котлов должны обеспечить минимально возможный запас по паропроизводительности. 6. Турбины типа Р устанавливаются вместе с турбинами типа ПТ и (или) Т. Состав и характеристики выбранного оборудования ТЭЦ сводятся в таблицу (прилож. П.9) В заключение приводится принципиальная схема промышленно – отопительной ТЭЦ на листе формата А1; должны быть приведены все условные обозначения. Дублирующееся однотипное оборудование (турбины, котлы) 22

можно отобразить одним структурным элементом, но с указанием количества (например, 2 × Т-175/230-130). Примеры схем ТЭЦ приведены в литературе [6, 7, 8, 9, 10]. Задача 2.

Выполнить тепловой расчет пароводяного кожухотрубного теплообменника, предназначенного для нагрева G 2 , т/ч воды от температуры t ′2 = 10 0 C до температуры t ′2′ . Вода движется внутри латунных трубок диаметром d н 17 = мм (коэффициент теплопроводности латуни λ = 85,5 Вт/(мּК)). d вн 14 Греющий теплоноситель – сухой насыщенный пар давлением Р н , МПа. Скорость движения воды принять w=1…2,5 м/с. Изобразить схему изменения температур теплоносителей по поверхности аппарата. Данные для расчета выбрать по табл. 4. Таблица 4

Параметры G 2 т/ч Рн , МПа t ′2′

0

1

2

45 0,476

50 0,547

55 0,147

Вариант 3 4 5 6 Последняя цифра шифра 60 65 70 75 0,17 0,198 0,234 0,27

90

Предпоследняя цифра шифра 85 80 85 90

100

95

7

8

9

80 0,315

85 0,361

90 0,419

95

100

105

Методические указания

Поверхность теплообменного аппарата находят из уравнения теплопередачи Q = k δ F∆t л , где k δ - коэффициент теплопередачи с учетом загрязнения трубок 0,8 , Вт/м2К, (27) kδ = 1 δ 1 + + α1 λ α 2 F, м2 – поверхность аппарата; ∆t л , 0 С - среднелогарифмический температурный напор; Q, Вт – количество передаваемой теплоты. 23

Теплоту Q определяют по уравнению теплового баланса для холодного теплоносителя. Коэффициент теплоотдачи α1 при конденсации пара на вертикальной трубе определяется по формуле

α1

= 1,154

λ3 gρr 1 ⋅ , ν h∆t

(28)

где ∆t = t н − t c ; t c - средняя температура стенки трубы; t н - температура насыщения, t н =f(P); t c = 0,5[t н + 0,5(t ′2 + t ′2′ )] . Физические параметры пленки конденсата выбирают по П. 10 приложения по средней температуре пленки t пл , t пл = 0,5(t н + t c ) ; скрытую теплоту парообразования r – по температуре t н (прилож. П.11). В расчетную формулу r подставляют в Дж/кг. В первом приближении высоту трубы h задают 2 м. Коэффициент теплоотдачи от стенки к воде α 2 определяют по критериальному уравнению для турбулентного режима движения воды в трубках

Nu d ,ж

⎛ Pr = 0,021 Re 0d,,8ж Prж0, 43 ⎜⎜ ж ⎝ Prc

Поправочный коэффициент ε A =1, если

⎞ ⎟⎟ ⎠

0, 25

⋅ εA .

(29)

A ≥ 50 ; в других случаях ε A находят d

в справочниках ⎛A ⎞ ε A = f ⎜ , Re ⎟ . ⎝d ⎠ Физические параметры воды находят по П.10 приложения по средней температуре t ж = 0,5(t ′2 + t ′2′ ), Prc - по температуре стенки t c . Скорость воды выбирают в заданном интервале. ∆tδ − ∆tм . Температурный напор ∆t л = ∆tδ ln ∆tм Число трубок в одном ходу

24

m=

4G 2 2 3600ρwπd вн

,

(30)

m округляют до десятков. Выбрать число ходов z=4, тогда общее число труб в аппарате составит n=mz. F Действительная высота труб H = , м. πd cp ⋅ n h−H ⋅ 100 , %. h При получении невязки более 30% необходимо изменить число ходов, скорость движения воды или высоту труб. Диаметр трубной доски при расположении труб по вершинам равностороннего треугольника определить из соотношения

Невязка расчета ∆ =

D = 1,13t 0,87 ⋅

n , ϕ

(31)

где t – шаг между трубками, t=(1,25…2,5)dн, n-общее количество труб в аппарате, ϕ -коэффициент заполнения трубной доски, для многоходовых аппаратов ϕ =0,6.

4. ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ИХ ВЫПОЛНЕНИЮ Задача 1

Паросиловая установка работает по циклу Ренкина. Параметры начального состояния: р1 =20 бар, t 1 =3000С. Давление в конденсаторе р 2 =0,04 бара. Определить термический КПД. Порядок решения. Термический КПД цикла Ренкина равен

ηt =

h1 − h 2 h 1 − h ′2

.

По диаграмме h-s (приложение) находим h1, h2 – энтальпии начального и конечного состояния пара при адиабатном расширении в турбине; h ′2 25

энтальпия питательной воды, h ′2 = Сpt н , где С р – теплоемкость воды, С р =4,19 кДж/(кгּК), t н – температура насыщенного пара в конденсаторе, t н = f (P) . Задача 2

Паровая турбина мощностью N=12000 кВт работает при начальных параметрах р1 =80 бар и t 1 =4500C. Давление в конденсаторе р 2 =0,04 бара. В котельной установке, снабжающей турбину паром, сжигается уголь с теплотой сгорания Q нр =25 МДж/кг. КПД котельной установки равен ηк.у. =0,8. Температура питательной воды t п.в. =900С. Определить производительность котельной установки и часовой расход топлива при полной нагрузке паровой турбины и условий, что она работает по циклу Ренкина. Порядок решения. Удельный расход пара турбины

do =

3600 , кг/(кВтּч). h1 − h 2

Энтальпию h 1 и h 2 находим по h-s диаграмме. Расход пара паровой турбиной D D o = Nd o , кг/ч, где энтальпия питательной воды h п.в. = С р t п.в. . Часовой расход топлива В равен

B=

D o (h 1 − h п.в. ) Q нp ⋅ ηк.у.

,кг/ч.

Задача 3

Параметры пара перед паровой турбиной: р1 =90 бар, t 1 =5000C. Давление в конденсаторе р 2 =0,04 бара. Определить состояние пара после расширения в турбине, если её относительный внутренний КПД ηoi = 0,84 . Порядок решения. Располагаемый адиабатный перепад теплоты равен 26

h o = h 1 − h 2 , кДж/кг. Действительный теплоперепад h i = h o ηoi , кДж/кг. Энтальпия пара за турбиной h 2∂ h 2∂ = h 1 − h i , кДж/кг. Проведя в h-s диаграмме линию постоянной энтальпии h 2∂ , находим в пересечении с изобарой р 2 точку 2 ∂ , для которой степень сухости x. Задача 4

На заводской ТЭЦ установлены две паровые турбины с противодавлением мощностью N=4000 кВт каждая. Весь пар из турбины направляется на производство, откуда он возвращается обратно в котельную в виде конденсата при температуре насыщения. Турбины работают с полной нагрузкой при следующих параметрах пара: р1 =35 бар, t 1 =4350C, р 2 =1,2 бар. Принимая, что установка работает по циклу Ренкина, определить часовой расход топлива, если КПД котельной ηк.у. = 0,84, а теплота сгорания топлива Q нр = 28500 кДж/кг. Порядок решения. Удельный расход пара do равен

do =

3600 , кг/(кВтּч), h1 − h 2

где энтальпию h 1 и h 2 находим по h-s диаграмме. Часовой расход пара, потребляемый турбинами D o = 2 Nd o , кг/ч. Количество теплоты, потребляемой производством

27

Q пр = D o (h 2 − h ′2 ), кДж/ч, где h ′2 =Срtн, а t н =f( р 2 ). Количество теплоты, сообщенного пару в котельной Q = D o (h 1 − h ′2 ) , кДж/ч. Часовой расход топлива В равен B=

Q Q нр ηку

, кг/ч.

Задача 5

Для условий предыдущей задачи подсчитать расход топлива в случае, если вместо комбинированной выработки электрической и тепловой энергии на ТЭЦ будет осуществлена раздельная выработка электроэнергии в конденсационной установке и теплоты в котельной низкого давления. Конечное давление пара в конденсационной установке принять р 2 =0,04 бар. КПД котельной низкого давления принять тот же, что для котельной высокого давления, ηк.у. = 0,84 . Определить для обоих случаев коэффициент использования теплоты. Порядок решения. Удельный расход пара на турбину

do =

3600 , кг/(кВтּч), h1 − h 2

где h 1 , h 2 находим по h-s диаграмме. Полный расход пара на турбину D o = 2 Nd o , кг/ч. Количество теплоты, сообщенного пару в котельной, Q = D o (h 1 − h ′2 ) , кДж/ч, где h ′2 = С р t н ; t н =f( р 2 ) =290С, С р =4,19 кДж/(кгּК). 28

Расход топлива В1 в котельной высокого давления

B1 =

Q Q нр η ку

, кг/ч.

Количество теплоты, потребляемого производством Q пр следовательно, расход топлива в котельной низкого давления Q пр B2 = р , кг/ч. Q н ηку

(задача 4),

Суммарный расход топлива в обеих котельных установках B o = B1 + B 2 ,кг/ч. Экономия топлива на ТЭЦ в сравнении с раздельной выработкой электроэнергии и теплоты составит

(Во − В) Во

⋅ 100 %.

Коэффициент использования теплоты определяется как отношение всей полезно использованной теплоты ко всей затраченной. Следовательно, в случае комбинированной выработки электроэнергии и теплоты

η к .т. =

3600 ⋅ 2 N + Q пр В ⋅ Q нр ⋅ ηк.у.

.

В случае раздельной выработки обоих видов энергии

η′к.т. =

3600 ⋅ 2 N + Q пр В o ⋅ Q нр

⋅ ηк.у.

;

η′к.т. < ηк.т. Задача 6

Определить плотность теплового потока q, Вт/м2, проходящего через стенку котла, если толщина ее δ1 = 20 мм, коэффициент теплопроводности 29

λ1 = 50 Вт/(мּК); стенка покрыта слоем накипи толщиной δ 2 = 2 мм, λ 2 = 1Вт/(мּК). Температура на поверхности накипи t 1 =2500C, на наружной поверхности стенки – t 3 =2000C. Найти температуру t 2 в плоскости соприкосновения слоев. Порядок решения. Плотность теплового потока q равна

q=

Температура t 2 = t 1 − q ּ

t1 − t 3 , Вт/м2. δ1 δ 2 + λ1 λ 2

δ2 . λ2 Задача 7

Плоская стальная стенка толщиной δ1 = 10 мм омывается с одной стороны газами с температурой t ж1 =3100С, а с другой изолирована от окружающего воздуха, имеющего температуру t ж 2 =100С, плотно прилегающей к ней пластиной толщиной δ 2 = 15 мм. Определить плотность теплового потока и температуры поверхностей стенок, если известно, что коэффициент теплопроводности стали λ1 =40 Вт/(мּК), а материала изоляционной пластины λ 2 =0,15 Вт/(мּК). Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке α1 =25 Вт/(м2ּК), а от пластины к воздуху α 2 =10 Вт/(м2ּК). Порядок решения. Полное термическое сопротивление плоской многослойной стенки

R=

1 δ1 δ 2 1 + + (м2ּК)/Вт. + α1 λ 1 λ 2 α 2

1 Вт/(м2ּК). R По уравнению теплопередачи плотность теплового потока q

Коэффициент теплопередачи k=

q = k (t ж1 − t ж 2 ) , Вт/м2. Температура t 1 на поверхности стальной стенки 30

t 1 = t ж1 −

q , α1

на границе между стальной стенкой и изоляционной пластиной δ t 2 = t1 − q 1 , λ1 на поверхности изоляционной пластины

t 3 = t ж2 +

q . α2

Задача 8

Через трубу диаметром d=50 мм и длиной A =3 м со скоростью w=0,8 м/с протекает вода. Определить средний коэффициент теплоотдачи, если средняя температура воды t ж =500С, а температура стенки t c = 700С. Порядок решения. При t ж =500С, λ ж =0,648 Вт/(мּК), ν ж =5,56ּ10-7 м2/с, Prж =3,54, Prc =2,55 при t c =700С (табл. П10 приложения). Определим режим течения воды:

Re =

wd 0.8 ⋅ 0.05 = = 7.2 ⋅ 10 4 > 10 4 ; − 7 ν ж 5.56 ⋅ 10

режим турбулентный. В этом случае критериальное уравнение имеет вид Nu d ,ж =

0,021 Re 0d.,8ж

⎛ Pr Prж0, 43 ⎜⎜ ж ⎝ Prc

⎞ ⎟⎟ ⎠

0.25

εA .

Nu d ,ж = 0,021 ⋅ 7,7 ⋅ 10 3 ⋅ 1,72 ⋅ 1,09 ⋅ 1 = 303 . Nu d ,ж =

Так как

Nu d ,ж ⋅ λ ж αd ,α = = 3920 , Вт/(м2ּК). λж d

A =60>50, то поправка на влияние длины трубы ε A =1. d

31

Задача 9

Определить, какое количество сухого насыщенного пара давлением 0,198 МПа сконденсируется в стальном горизонтальном трубопроводе диаметром d=140 мм на длине A =12 м, если он находится в кирпичном канале aּb=0,5ּ0,5 м, температура стенок канала t 2 =200С. Коэффициент теплоотдачи при естественной конвенции в канале α к =12 Вт/(м2ּК). Порядок решения. Температура пара t н =f(р), t н =1200С; считать температуру стенки паропровода равной t н , t 1 = t н . Боковые поверхности трубы и канала F1= πdA ; F2=2(a+b)ּ A , м2. Коэффициент лучистого теплообмена α л ⎡⎛ Т ⎞ 4 ⎛ Т ⎞ 4 ⎤ ε пр С o ⎢⎜ 1 ⎟ − ⎜ 2 ⎟ ⎥ ⎝ 100 ⎠ ⎥⎦ ⎢⎣⎝ 100 ⎠ αл = , Вт/(м2ּК), Т1 − Т 2 где ε пр- приведенная степень черноты системы, Сo=5,7 Вт/(м2ּК4)

ε пр =

1 ; ⎞ 1 F1 ⎛ 1 + ⎜ − 1⎟⎟ ε1 F2 ⎜⎝ ε 2 ⎠

ε1 =0,7, ε 2 =0,82. Суммарный коэффициент теплоотдачи от стального паропровода к воздуху в канале α = α л + α к , Вт/(м2ּК). Потери теплоты в паропроводе Q = αF1 (t 1 − t 2 ) , Вт. Количество конденсируемого пара

D=

Q , кг/ч, r 32

кДж -скрытая теплота парообразования, выбирают по давлению р из кг табл. 11 приложения. где r,

Задача 10

В теплообменнике G 2 =2 кг/с воды нагреваются от температуры t ′2 = 20 0 C до

t ′2′ = 210 0 C

горячими газами, которые при этом охлаждаются от

температуры t 1′ = 410 0 C до температуры t 1′′ = 250 0 C . Определить поверхность теплообменника при включении его по схеме прямотока и противотока, если коэффициент теплопередачи k=32 Вт/( м 2 ⋅ К ) . Порядок решения. Количество теплоты, полученное водой от газов найдем по уравнению теплового баланса Q = G 2 C 2 (t ′2′ − t ′2 ), Вт. Среднелогарифмический температурный напор для прямотока ∆t прям = л

(t1′ − t ′2 ) − (t1′′ − t ′2′ ) t′ − t′ ln 1 2 t 1′′ − t ′2′

;

для противотока

∆t прот = л

(t1′ − t′2′ ) − (t1′′ − t′2 ) . ln

t1′ − t ′2′ t1′′ − t ′2

Из уравнения теплопередачи поверхность теплообменника

Fпрям =

Q k∆t прям л

; Fпрот =

33

Q k∆t прот л

.

Задача 11

Для паровой турбины мощностью N = 1000 кВт с удельным расходом пара d o =5,5 кг/(кВтּч) определить поверхность охлаждения конденсатора и расход охлаждающей воды, если известно, что кратность охлаждения m=55 кг/кг и температура охлаждающей воды на входе в конденсатор t ′2 = 18 0 C , на выходе t ′2′ = 28 0 C . Температура пара в конденсаторе t н = 32,5 0 С . Коэффициент теплопередачи k=3700 Вт/(м2ּК). Порядок решения. Расход пара турбиной D= d o N, т/ч. Расход охлаждающей воды W=Dm, т/ч. Отводимая в конденсаторе теплота Q = С р W (t ′2′ − t ′2 ) , Дж/ч. Температурный напор в конденсаторе

∆t = t н −

t ′2 + t ′2′ . 2

Поверхность охлаждения конденсатора

F=

Q , м2. k∆t

Задача 12

Определить удельный расход теплоты на выработку 1 МДж электроэнергии (для условного топлива) для КЭС с тремя турбогенераторами мощностью N = 75 ⋅ 10 3 кВт каждый и с коэффициентом использования установленной мощности k и = 0,64 , если станция израсходовала B = 670 ⋅ 10 6 кг/год каменного угля с низшей теплотой сгорания Q нр = 20500 кДж/кг. Порядок решения. Установленная мощность КЭС у N эс = 3N , кВт. Количество выработанной энергии за год у Э выр = 8760k u N эс , кДж/год.

КПД КЭС брутто

34

ηбр КЭС

Э выр = . BQ нр

Удельный расход теплоты на выработку одного МДж электроэнергии (для условного топлива)

d ЭКЭС =

1 ηбр КЭС

, МДж/МДж.

Задача 13

Теплоэлектроцентраль израсходовала B ТЭЦ = 92 ⋅ 10 6 кг/год каменного угля с низшей

теплотой

сгорания выр

Q нр = 27500

кДж/кг,

выработав

при

этом

10

= 64 ⋅ 10 кДж/год и отпустив теплоты внешним электроэнергии Э отп потребителям Q = 4,55 ⋅ 1011 кДж/год. Определить КПД ТЭЦ брутто и нетто по выработке электроэнергии и теплоты, если расход электроэнергии на собственные нужды 6% от выработанной энергии, КПД котельной установки ηк.у. = 0,87 и расход топлива на выработку электроэнергии для собственных нужд B с.н. = 4,5 ⋅ 10 6 кг/год. Определить удельные расходы условного топлива на выработку 1 МДж электроэнергии и 1 МДж теплоты. Порядок решения. Расход топлива на выработку отпущенной теплоты

BQ =

Q отп Q нр ηк.у.

, кг/год.

Расход топлива на выработку электроэнергии В Э = В ТЭЦ − В Q , кг/год. КПД ТЭЦ брутто по выработке электроэнергии

ηЭбр ТЭЦ

=

35

Э выр В э Q нр

.

КПД ТЭЦ брутто по выработке теплоты

ηОбр ТЭЦ

=

Q отп В Q Q нр

.

Количество отпущенной электроэнергии Э отп = Э выр − Э с.н. ; Э с.н. = Э выр ⋅ 0,06 , кДж/год. КПД ТЭЦ нетто по отпуску электроэнергии

ηЭнетто ТЭЦ

=

Э отп

[(В э − Вс.н. )]Q нр

.

КПД ТЭЦ нетто по отпуску теплоты НЕТТО ηQТЭЦ

Q отп . = [(ВQ − Вс.н. )]Q нр

Удельный расход условного топлива на выработку 1 МДж электроэнергии b ЭУ ТЭЦ

=

В Э Q нр 29,3Э выр

, кг/МДж.

Удельный расход условного топлива на выработку 1 МДж теплоты Qу b ТЭЦ

=

В Q Q нр 29,3Q отп

36

, кг/МДж.

5. ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ

Тестовое здание 1. Для чего применяется T-s диаграмма при исследовании термодинамических циклов?

2. Как определяют параметры водяного пара?

3. Что такое степень сухости х водяного пара?

4. Что такое относительная влажность воздуха ϕ ?

5. Как изменяется термический КПД Цикла Ренкина при повышении давления в конденсаторе?

Варианты ответов 1) наглядно представляет процессы подвода и отвода теплоты, превращения теплоты в работу 2) характеризует экологическую чистоту тепловой машины 3) показывает максимальное давление рабочего тела 4)позволяет определить мощность тепловой машины 1) по уравнению состояния Клапейрона-Менделеева 2) по критическим параметрам 3) по степени сухости 4) по таблицам и диаграммам водяного пара 1) отношение массы паровой фракции к массе жидкой фракции 2) отношение массы паровой фракции к общей массе влажного пара 3) отношение температуры пара к температуре насыщения 4) масса паровой фракции в единице объема 1) отношение массы водяного пара к массе сухого воздуха в данном объеме 2) отношение массы водяного пара к массе влажного воздуха в данном объеме 3) отношение массы водяного пара в данном объеме влажного воздуха к его массе при насыщении 4) отношение массы ненасыщенного воздуха к массе насыщенного воздуха в данном объеме 1) не изменяется 2) колеблется около некоторого среднего значения 3) увеличивается 4) уменьшается 37

6. Что дает промежуточный перегрев пара в ПСУ?

1) уменьшение влажности пара в хвостовых ступенях турбины 2) уменьшение габаритных размеров конденсатора 3) улучшение условий работы парогенератора 4) уменьшение вредных выбросов в атмосферу 7. Что дает регенеративный подогрев 1) уменьшение затрат на питательной воды в ПСУ? оборудование 2) уменьшение эрозионного износа лопаток турбины 3) уменьшение расхода пара на выработку 1 кВт.ч мощности 4) повышение термического КПД цикла 1) возможность использовать более 8. Какую выгоду дает применение ПСУ с комбинированной выработкой дешевое топливо 2) повышение степени использования электрической и тепловой энергии теплоты (на ТЭЦ)? 3) уменьшение затрат на оборудование 4) упрощение обслуживания 1) возможность использовать более 9. Что дает применение парогазовой дешевое топливо установки по сравнению с 2) повышение общего КПД установки раздельным использованием ПСУ и 3) уменьшение вредных выбросов в ГТУ? атмосферу 4) снижение затрат на оборудование 1) в атомных установках острый пар 10. Почему термический КПД насыщенный, с более низкими атомных ПСУ ниже, чем в установках на органическом топливе? параметрами 2) выше давление в конденсаторе 3) больше затрачивается энергии на собственные нужды 4) турбины имеют меньше ступеней

38

11. Что такое термический КПД теплового двигателя?

1) отношение низшей температуры цикла к наивысшей 2) отношение работы цикла к подведенной теплоте 3) отношение отведенной теплоты к подведенной 4) отношение снимаемой с двигателя мощности к теоретической 12. Что такое скрытая теплота 1) энергия, затрачиваемая на парообразования r? преодоление сил взаимного притяжения молекул жидкости 2) изменение энтропии при кипении 3) энтальпия насыщенного пара 4) теплота, затрачиваемая на нагревание жидкости от температуры насыщения до полного превращения ее в сухой пар 13. На h-s диаграмме показан процесс 1) h 1 − h 2 расширения пара в турбине. Чему 2) h 1 − h a равен располагаемый теплоперепад 3) h 1 ho ? 4) (h 1 − h 2 ) / 2

14. Чему равна энтальпия сухого насыщенного пара h ′′ , если энтальпия воды h ′ ?

1) r 2) rx 3) h ′ 4) h ′ +r

39

15. На рисунке показана T-s диаграмма ПСУ. Какому циклу она соответствует?

1) Ренкина 2) циклу с одним промперегревом 3) циклу с двумя промперегревами 4) парогазовому циклу

16. Как связана газовая постоянная R с теплоемкостями с р и с v ?

1) с р +R 2) с р + с v 3) с р / с v 4) с р - с v

17. Происходит сжатие газа. В каком процессе на сжатие затрачивается наименьшая работа? 18. Почему цикл Карно называют циклом идеальной тепловой машины?

19. Какой материал из перечисленных имеет наибольший коэффициент теплопроводности λ ? 20. Какую размерность имеет коэффициент теплоотдачи α ?

1) адиабатном 2) изотермическом 3) политропном при n=1,2 1) машина, работающая по циклу Карно, не загрязняет окружающую среду 2) цикл Карно обеспечивает наивысший термический КПД при заданных температурах подвода и отвода теплоты 3) при совершении цикла Карно параметры рабочего тела возвращаются к исходным значениям 4) машина, работающая по циклу Карно, имеет наименьшие массу и габариты 1) сталь углеродистая 2) сталь нержавеющая 3) медь 4) стекло 1) Вт/(м*К) 2) Вт/(м2К) 3) Дж/(м*К) 4) Дж/(м2К)

40

21. Температура стенки t ст , ее площадь F, температура жидкости t ж . Чему равен тепловой поток Q (формула Ньютона-Рихмана)? 22. В каком из режимов кипения в большом объеме наблюдается максимальный отвод теплоты от нагретой поверхности? 23. Какой степени температуры Т твердого тела пропорциональна излучаемая энергия? 24. Что такое степень черноты излучающего тела?

25. При какой схеме движения теплоносителей требуется меньшая площадь поверхности теплообмена в теплообменных аппаратах? 26. В каких единицах измеряется плотность теплового потока? 27. Стенка имеет толщину δ , коэффициент теплопроводности λ . Чему равно термическое сопротивление стенки? 28. Какую размерность имеет коэффициент теплопередачи?

1) λF(t ст − t ж ) 2) λFt ст / t ж 3) αF(t ст − t ж ) 4) αFt ст / t ж 1) начальном 2) пузырьковом 3) переходном 4) пленочном 1) первой 2) второй 3) третьей 4) четвертой 1) отношение мощности излучения серого тела к мощности излучения абсолютно-черного тела при той же температуре 2) отношение мощности излучения к конвективному теплосъему 3) отношение мощности излучения к потоку теплоты, подводимой теплопроводностью 4) цветовая характеристика излучаемой поверхности 1) прямоточной 2) противоточной 3) с поперечным током 4) теплосъем не зависит от схемы движения 1) Вт 2) Вт/м2 3) Вт/м 4) Вт/м3 1) δ λ 2) δλ 3) δλ 2 4) δ λ 1) Вт/(мּК) 2) Дж/(м2ּК) 3) Вт/(м2ּК) 4) Дж/(кгּК) 41

29. Каким выражением определяется тепловой поток Q в процессе теплопередачи?

1) λ ⋅ ∆t

A

2) kF(t ж1 − t ж 2 ) 3) αF(t c − t ж ) 4) λ∆tF δ 30. Какой характер имеет теплообмен 1) теплопроводность в теплообменных аппаратах? 2) теплоотдача 3) тепловое излучение 4) теплопередача 1) прямоток 31. В теплообменнике температура одного из теплоносителей постоянна. 2) противоток 3) перекрестный ток Какая схема движения 4) все схемы равноценны теплоносителей предпочтительна?

42

ПРИЛОЖЕНИЕ

П.1. Средние технологические нагрузки (относительные) Месяц Годовое время использования максимума технологической нагрузки h пТЭЦ ,ч/год

4300-4600 4700-5000 5000-5300

1 1 1 1

2 0,92 0,95 0,97

3 0,81 0,89 0,92

4 0,65 0,76 0,77

5 0,59 0,67 0,68

6 0,57 0,61 0,64

7 0,55 0,59 0,63

8 0,56 0,61 0,65

9 0,63 0,67 0,71

10 0,75 0,78 0,83

11 0,88 0,89 0,91

П. 2 Укрупненные показатели максимального теплового потока на отопление жилых зданий (5 этажей и более) q o , Вт/м2 Расчетная температура для отопления t o , 0С * Здания постройки до 1985г. То же после 1985г.

-5

-10

-15

-20

-25

-30

-35

-40

-45

-50

-55

65

70

77

79

86

88

98

102

109

115

122

65

67

70

73

81

87

91

95

100

102

108

* Для промежуточных значений t o соответствующие значения q o определяются интерполяцией.

43

12 0,95 0,96 0,97

П. 3 Укрупненные показатели среднего теплового потока на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий при температуре воды 550С qr, Вт/чел. Средняя за отопительный период норма расхода горячей воды на одного человека в сутки.

в жилых домах с душами без ванн в жилых домах с сидячими ваннами и душами в жилых домах с ваннами длиной 1,5-1,7 м и душами в жилых домах высотой более 12 этажей с повышенными требованиями к благоустройству

44

л/сут

q гв , Вт/чел.

85 95 105

320 322 376

115

407

П. 4 Климатологические данные городов

расчетная для вентиляции tpв

средняя за отопительный период to

Верхоянск Якутск Братск Красноярск Иркутск Тюмень Пермь Архангельск Кострома Куйбышев Иваново Мурманск Москва С.-Петербург

Температура наружного воздуха,0С расчетная для отопления tро

Город

-59 -55 -43 -40 -37 -37 -35 -31 -31 -30 -29 -27 -26 -26

-51 -45 -30 -22 -25 -21 -20 -19 -16 -18 -16 -18 -15 -11

-25,2 -21,2 -10,3 -7,2 -8,9 -7,5 -6,4 -4,7 -4,5 -6,1 -4,4 -3,3 -3,6 -2,2

Про- Число часов за отопительный период со среднесуточной температурой наружного дол- воздуха (и ниже), 0С жительность отопительного периода, ho,ч -50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 8 6528 756 1389 2017 2512 2958 3345 3674 4015 4392 4799 5313 5975 6528 6096 587 1094 1617 2190 2652 3075 3485 3879 4333 4856 5368 6096 5904 21 96 236 478 861 1343 2021 2752 3439 4214 5143 5904 5640 17 83 212 475 839 1378 2149 3054 3986 5028 5640 5784 7 57 171 454 856 1712 2569 3273 3997 4988 5784 5280 5 24 114 284 653 1233 2065 2975 3835 4743 5280 5424 18 86 227 520 1091 1904 2885 3844 4855 5244 6024 27 80 211 439 869 1570 2672 3939 5371 6024 5376 3 22 79 244 618 1268 2235 3459 4682 5376 4944 11 113 398 883 1475 2330 3343 4326 4944 5208 36 94 262 612 1256 2011 3188 4460 5208 6744 6 38 134 448 1106 2253 3962 5785 6744 4920 15 46 167 404 874 1674 2927 4260 4920 5256 21 83 274 711 1539 2889 4575 5256 45

Окончание П. 4 Климатологические данные городов

Волгоград Вильнюс Киев Рига Керчь

средняя за отопительный период

расчетная для вентиляции

Температура нару- Про- Число часов за отопительный период со среднесуточной температурой наружного жного воздуха,0С дол- воздуха (и ниже), 0С жительность отоп ительного пери о- да, ho,ч -50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 8 -25 -13 -3,4 4368 13 129 432 954 1692 2873 3921 4368 -23 -9 -0,9 4656 3 22 126 399 1031 2273 3847 4656 -22 -10 -1,1 4488 5 36 166 502 1129 2354 3834 4488 -20 -8 -0,4 4920 14 91 351 904 2106 3922 4920 -15 -4 -2,2 3672 12 89 373 1239 2639 3672

расчетная для отопления

Город

46

П.5 Отпуск теплоты отТЭЦ № п/п

Потребители

Нагрузка МВт

1. 2.

3. 4.

годовая, ГДж

расчетная ГДж/ч

Технологические (пар) Коммунально-бытовые Отопление Вентиляция Горячее водоснабжение Сантехнические потребители Потребители теплоты по сетевой воде

47

П.6 Характеристики паровых турбин для промышленно-отопительных ТЭЦ Тип турбины Электрическая мощность, МВт

Т-50/60-130 Т-110/120130 Т-185/220130 ПТ-60/75130/13 ПТ-80/100130/15 ПТ-140/165130/15 Р-50-130/13 Р-100-130/15

Начальные параметры пара

Расход пара на турбину, кг/с

Давление, ТемпераМПа тура, 0С

Номинальная

Максимальная

Номинальная нагрузка Нагрузка встроотбора енного пучка, МВт МВт Производ- Отопиственного, тельного , МВт кг/с 105 6 205 10

Номинальная 50 110

Максимальная 60 120

13 13

555 555

66,7 133

69,7 135

185

220

13

555

218

225

-

325

12

60

75

13

555

97,5

107,5

38,9

61,5

5

80

100

13

555

124

131

51,4

79

10

140

160

13

555

205

211

93

134

12

50 105

60 107

13 13

555 555

103 218

133 225

92 185

-

-

48

П.7 Характеристики паровых котлов для промышленно-отопительных ТЭЦ Тип котла Е-500-140-ГМН Е-500-140 Е-480-140 ГМН Е-420-140 ГМ Е-420-140

Номинальная паро- Параметры пара Температура пита0 производительДавление, Температура, С тельной воды,0С ность, кг/с МПа 139 14 560 230 139 14 560 230 133,3 14 560 230 116,7 14 560 230 116,7 14 560 230

Е-320-140 ГМ Е-320-140

88,9 88,9

14 14

560 560

Топливо

230 230

Газ, мазут Уголь Газ, мазут Газ, мазут Бурые и камен. угли Газ, мазут Бурые и камен. угли

КПД брутто, % 91,4…94,4 92,5 92,1…92,9 93,5…94,7 91,7…92,1 93,8 90,0…91,6

П. 8 Характеристики пиковых водогрейных котлов Номинальная величина

Теплопроизводительность, МВт Температура воды, 0С на входе на выходе КПД котла, %

Тип котла КВ-ГМ-180 газ мазут

Топливо КВ-ГМ-100 газ мазут

Бурый уголь

209

209

116

116

116

110 150 92,4

110 150 89,5

110 150 92,5

110 150 91,3

110 150 88,2

49

КВ-ТК-100 Каменный уголь экибастузский кузнецкий 116 116 110 150 88,7

110 150 90,9

П. 9 Состав и характеристики оборудования ТЭЦ Оборудование

Турбины

Энергетические котлы Водогрейные котлы Редукционноохладительная установка Расчетный коэффициент теплофикации

Количество и тип

k × T − ... m × ПТ − ...

Номинальный расход Номинальный отбор (отпуск) свежего пара или паПроизводственный, Отопительный, МВт ропроизводительность, кг/с кг/с

n × P − ... l × E − ... (или × En − ... × Пп − ...) f × KB − ГМ(ТК ) − ... РОУ α п р,−... α св

Примечания: 1) k, m, n – количество выбранных турбин типа Т, ПТ и Р; 2) l –количество выбранных энергетических котлов типа Е (Еп или Пп); 3) f – количество выбранных водогрейных типа КВ-ГМ или КВ-ТК.

50

П. 10 Физические свойства воды на линии насыщения t, 0C

50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280

P 105, Па

1,013 1,013 1,013 1,013 1,013 1,013 1,43 1,98 2,70 3,61 4,76 6,18 7,92 10,03 12,55 15,55 19,08 23,2 28,3 33,48 40,21 46,94 55,56 64,19

ρ , кг/м3

988,0 983,2 977,7 971,8 965,3 958,4 951,0 943,1 934,8 926,1 917,0 907,4 897,3 886,9 876,0 863,0 852,8 840,3 827,3 813,6 799,2 784,0 767,9 750,7

h ( п.в.) , кДж/кг

209,3 251,1 293,0 334,9 377,0 419,1 461,4 503,7 546,4 589,1 632,2 675,4 719,3 763,3 807,8 852,5 897,7 943,7 990,2 1037 1086 1135 1185 1237 51

кДж

λ, Вт/(мּК)

ν 106, м2/с

Pr

(кг 0 К ) 4,180 4,184 4,189 4,196 4,204 4,220 4,233 4,250 4,266 4,287 4,313 4,346 4,380 4,417 4,459 4,505 4,555 4,614 4,685 4,756 4,853 4,949 5,089 5,229

0,648 0,659 0,668 0,675 0,680 0,684 0,685 0,686 0,686 0,685 0,684 0,681 0,676 0,672 0,664 0,658 0,649 0,645 0,637 0,628 0,618 0,605 0,590 0,575

0,556 0,479 0,415 0,366 0,326 0,295 0,272 0,252 0,233 0,217 0,203 0,191 0,181 0,173 0,165 0,158 0,153 0,149 0,145 0,141 0,137 0,135 0,133 0,131

3,55 3,00 2,55 2,25 1,95 1,75 1,60 1,47 1,35 1,26 1,17 1,10 1,05 1,03 0,965 0,932 0,915 0,898 0,88 0,87 0,87 0,86 0,85 0,89

Cp,

Окончание П. 10 Физические свойства воды на линии насыщения

t, 0C 290 300

P 105, Па 75,05 85,92

ρ , кг/м3

732,3 712,5

h ( п.в.) , кДж/кг 1290 1345

кДж

λ, Вт/(мּК)

ν 106, м2/с

Pr

(кг 0 К ) 5,486 5,736

0,558 0,540

0,129 0,128

0,92 0,986

v 10-6, м2/с

Pr

20,02 15,07 11,46 8,85 6,89 5,47 4,39 3,57 2,93 2,44 2,03

1,08 1,09 1,09 1,11 1,12 1,16 1,18 1,21 1,25 1,30 1,36

Cp,

П. 11 Физические свойства водяного пара на линии насыщения t, 0C

P 105, Па

ρ′′ , кг/м3

h′′ , кДж/кг

r, кДж/кг

100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200

1,013 1,43 1,98 2,70 3,61 4,76 6,18 7,92 10,03 12,55 15,55

0,598 0,826 1,121 1,496 1,966 2,547 3,258 4,122 5,157 6,397 7,862

2675,9 2691,4 2706,5 2720,7 2734,1 2746,7 2758,0 2768,9 2778,5 2786,4 2793,1

2256,8 2230,0 2202,8 2174,3 2145,0 2114,3 2082,6 2049,5 2015,2 1978,8 1940,7

52

λ 10-2, Вт/(м0К) 2,372 2,489 2,593 2,686 2,791 2,884 3,012 3,128 3,268 3,419 3,547

П. 12 Физические свойства сухого воздуха (Рв = 760 мм рт. ст. ≈1,01 105 Па) t, 0C 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 200 300 400 500 600 700

ρ , кг/м3

1,293 1,247 1,205 1,165 1,128 1,093 1,060 1,029 1,000 0,972 0,946 0,746 0,615 0,524 0,456 0,404 0,362

кДж

λ 102, Вт/(мּК)

ν 106, м2/с

Pr

(кг 0 К ) 1,005 1,005 1,005 1,005 1,005 1,005 1,005 1,009 1,009 1,009 1,009 1,026 1,047 1,068 1,093 1,114 1,135

2,44 2,51 2,59 2,67 2,76 2,83 2,90 2,96 3,05 3,13 3,21 3,93 4,61 5,21 5,75 6,22 6,71

13,28 14,16 15,06 16,00 16,96 17,95 18,97 20,02 21,09 22,10 23,13 34,85 48,33 63,09 79,38 96,89 115,4

0,707 0,705 0,703 0,701 0,699 0,698 0,696 0,694 0,692 0,690 0,688 0,68 0,67 0,68 0,69 0,69 0,71

Cp,

53

Энтальпия h, кДж/кг

Диаграмма h-s водяного пара

Энтропия s, кДж/(кг⋅град)

54

Содержание

Предисловие…………………………………………………………………… 1.1. Содержание дисциплины по ГОС………………………………...……... 1.2. Рабочая программа………………………………………………...……... 1.3. Тематический план лекций……………………………………...……….. 1.4. Темы лабораторных работ………………………………………...……... 1.5. Темы практических занятий……………………………………...……… 2. Библиографический список……………………………………..…………. 3.Задание на контрольную работу и методические указания к ее выполнению……………………………………………………….................... 4. Практические работы и методические указания к их выполнению…….. 5. Тестовые задания…………………………………………………………… Приложение……………………………………………………………………

3 3 3 11 11 11 12 12 25 37 43

Редактор И. Н. Садчикова Сводный темплан 2003г. Лицензия ЛР № 020308 от 14.02.97 __________________________________________________________________ __ Подписано в печать Формат 60×84 1/16 Б. кн. – журн.

П.л.

Б.л.

Тираж 200

РТП РИО СЗТУ Заказ

Северо-Западный государственный заочный технический университет РИО СЗТУ, член Издательско-полиграфической ассоциации вузов Санкт-Петербург 191186, Санкт-Петербург, ул. Миллионная, 5 55