Примеры решения задач по физике

Математика
Дифференциальные уравнения
Примеры решения интегралов
Решение типовых задач
Сопромат, начерталка
Работа«Соединение болтом»
Работа «Соединение шпилькой»
Выполнить эскизы

Деталирование чертежа

Контрольная работа по сопромату
Проекционное черчение
Начертательная геометрия
Физика, электротехника
Учебник по физике
Лабораторные и контрольные
работы по электротехнике
Кинематика
Примеры решения задач
Динамика движения твердого тела
Работа и энергия
Электростатика
Энергия электростатического поля
Законы постоянного тока

Сила Ампера.

Энергия магнитного поля
Термодинамика
Учебник по информационным технологиям
Информационные сети
Информационные ресурсы сетей
Физические характеристики
волоконно-оптических передающих сред
Основные сервисы сетевой среды Internet
Протоколы и сервисы поисковых систем
Подсети. Маска подсети. Имена
Таблица маршрутизации
Методы коммутации информации
Высокоскоростное подключение
по аналоговым каналам
Взаимосвязь с другими сетями и архитектурами
Потери пакетов
Распределенные системы обработки данных
Создание стандартных технологий локальных сетей
Проблемы объединения нескольких компьютеров
Логическая структуризация сети
Поддержка разных видов трафика
Пропускная способность линии
Кабели на основе экранированной витой пары
Асинхронная и синхронная передачи
Методы коммутации
Коммутация пакетов
Технология Fast ethernet
Технология Gigabit ethernet
Технология FDDI
Технология виртуальных сетей
Структура глобальной сети
Основные принципы технологии АТМ
Технология мобильных сетей
Организация физических и логических каналов
в стандарте GSM
Схема взаимодействия локальных, городских
и глобальных вычислительных сетей
Удаленный доступ
Типы используемых глобальных служб
Многосегментные концентраторы
Типы адресов стека TCP/IP
Таблицы маршрутизации в IP-сетях
Протокол надежной доставки TCP-сообщений
Использование выделенных линий для построения
корпоративной сети

Использование служб ISDN в корпоративных сетях

Энергетика
Рентгеновское излучение
Ускорители элементарных частиц и ионов
Первый бетатрон для ускорения
электронов
Реактор БИГР (быстрый импульсный
графитовый реактор)
Атомные батареи в космосе
Атомные батареи для маяков, бакенов
Космические ядерные аварии
Импульсные реакторы
Излучатели нейтронов
Лекции по радиобиологии
Загрязнение окружающей среды
в результате ядерных взрывов
Выбрасы радиоактивных веществ
в атмосферу
Газообразные выбросы АЭС
Нормирование выбросов радиоактивных
газов в атмосферу
АЭС с реактором ВВЭР
АЭС с быстрыми реакторами
Химические свойства радиоактивных элементов
Применение тория
Химически уран

Плутоний

Декоративное садоводство
и цветоводство
Садово-парковое искусство
Комнатное цветоводство
Ландшафтный дизайн
Современные садовые стили
Кантри во французском стиле
История искусства
Портретная живопись
Архитектура Франция
Живопись Франция
Скульптура
Франсиско Гойя.
Французская пейзажная живопись
Соединенные Штаты
Основатели фотографии
Реализм и импрессионизм
Моне и импрессионизм.
Эдвард Мунк
Поль Сезанн

Огюст Роден

История искусства средних веков
Искусство остготов и лангобардов
Искусство периода Каролингов
Романское искусство
Скульптура, живопись и прикладное искусство
Средневековое искусство Германии
В романском искусстве Германии
Романские соборы Англии
Искусство Южной Италии
Готическое искусство
Собор в Лане
Собор Сен Пьер в Пуатье
Скульптурное убранство готических
фасадов в Германии
Интерьеры английских соборов
Готическая архитектура Испании
Портрет в русском искусстве ХlX- начала ХХ века
Этапы развития натюрморта в русском исскустве
Химия
Примеры решения задач по химии

Определить удельные подведенную и отведенную теплоту, работу и термический КПД парогазовой установки с котлом-утилизатором (рис. 17.1, 17.2), имеющей параметры:

для парового контура: ро=30 бар, to=400 oC, pк=0,04 бар;

для газового контура: р1=1 бар, t1=20 oC, n=р2/р1=7, t3=1000 oC, температура газов на выходе из котла утилизатора t5=130 oC.

Работу насоса в цикле ПТУ не учитывать, а свойства рабочего тела ГТУ принять соответствующими двухатомному идеальному воздуху с ср=const.

Решение

Для идеального цикла ПТУ определяются энтальпии в трех характерных точках:

ho=3232 кДж/кг - определяется по ро и to;

hк=2084 кДж/кг - определяется по рк и sк=so=6,92 кДж/(кг∙К);

ctк’=121,4 кДж/кг - энтальпия воды в состоянии насыщения (х=0) при давлении рк.

Для идеального цикла ГТУ определяются температуры на выходе из компрессора и турбины:

 К ;

 К .

Определяем удельный расход газов ГТУ на 1 кг водяного пара ПТУ, предварительно рассчитав изобарную теплоемкость идеального воздуха:

   ;

.

Далее рассчитываются:

удельная теплота, подведенная к рабочему телу, в ПГУ с КУ

 ;

удельная теплота, отведенная от рабочих тел в цикле,

удельная работа цикла ПГУ, которая определяется как сумма работ ГТУ и ПТУ,

Выполним проверку результата расчета работы цикла ПГУ:

.

Определим термический КПД ПГУ с КУ :

.

17.2. Цикл парогазовой установки с котлом-утилизатором (рис. 17.1) имеет параметры:

для парового контура ро=60 бар, to=400 oC, pк=0,04 бар;

для газового контура р1=1 бар, t1=20 oC, n=р2/р1=10, t3=1100 oC, температура газов на выходе из котла утилизатора t5=140 oC.

Определить:

удельный расход газа на кг пара в ПГУ dг, удельные подведенную q1 и отведенную q2 теплоту, работу lt цикла, термические КПД автономно работающих ГТУ и ПТУ и ПГУ в целом.

Нарисовать схему установки и ее цикл в T,s – диаграмме.

Работу насоса в цикле ПТУ не учитывать, а свойства рабочего тела ГТУ принять соответствующими двухатомному идеальному воздуху с ср=const.

Ответ: dг=10,22, q1=8248 кДж/кгпара , q2=3064 кДж/кгпара ,

 lt=5184 кДж/кгпара , ηtГТУ=0,482, ηtПТУ=0,396, ηtПГУ=0,627.

17.3. Для исходных данных предыдущей задачи (17.2) определить те же величины, но для действительного цикла ПГУ с КУ, если необратимость процессов ГТУ характеризуют адиабатный коэффициент компрессора ηк=0,85 и внутренний относительный КПД газовой турбины ηгт=0,9, а необратимость процесса расширения пара в ПТУ внутренний относительный КПД паровой турбины ηoi=0,88. Работу насоса в цикле ПТУ не учитывать, а свойства рабочего тела ГТУ принять соответствующими двухатомному идеальному воздуху с ср=const.

Ответ: dгi=8,39, q1i=6370 кДж/(кгпара),  q2i=3000 кДж/(кгпара),

 li=3370 кДж/кгпара , ηiГТУ=0,362, ηiПТУ=0,348 , ηiПГУ=0,529.

17.4. Цикл парогазовой установки с низконапорным парогенератором (ПГУ с НПГ рис. 17.3 и 17.4), имеет параметры:

для парового контура: ро=30 бар, to=420 oC, pк=0,04 бар;

для газового контура: р1=1 бар, t1=12 oC, n=р2/р1=7, t3=800 oC, температура горения топлива в паровом котле t5=1500 oC, температура газов на выходе из котла t6=140 oC.

Определить:

удельный расход газа на кг пара в ПГУ dг, удельные подведенную q1 и отведенную q2 теплоту, работу lt цикла и термический КПД ПГУ.

Нарисовать схему установки и ее цикл в T,s - диаграмме.

Работу насоса в цикле ПТУ не учитывать, а свойства рабочего тела ГТУ принять соответствующими двухатомному идеальному воздуху с ср=const.

Ответ: dг=2,32, q1=4022 кДж/кгпара,  q2=2281 кДж/кгпара,

 lt=1741 кДж/кгпара , ηtПГУ=0,433.

17.5. Цикл парогазовой установки с высоконапорным парогенератором (ПГУ с ВПГ рис. 17.5 и 17.6), имеет параметры:

для парового контура ро=50 бар, to=500 oC, pк=0,04 бар;

для газового контура р1=1 бар, t1=17 oC, n=р2/р1=5, t3=900 oC, температура горения топлива в ВПГ t3=1400 oC, температура газов на выходе из котла t6=140 oC.

Определить:

удельный расход газа на кг пара в ПГУ dг, удельные подведенную q1 и отведенную q2 теплоту, работу lt цикла и термический КПД ПГУ.

Нарисовать схему установки и ее цикл в T,s - диаграмме.

Работу насоса в цикле ПТУ не учитывать, а свойства рабочего тела ГТУ принять соответствующими двухатомному идеальному воздуху с ср=const.

Ответ: dг=3,96, q1=4803 кДж/кгпара,  q2=2387 кДж/кгпара, 

 lt=2416 кДж/кгпара , ηtПГУ=0,503.

17.6. Для полузависимой парогазовой установки (рис.17.7) задано:

рабочее тело ГТУ имеет параметры на входе в компрессор: р1=1 бар, t1=20 оС, степень повышения давления воздуха в компрессоре n=р2/р1=7, температура газов перед турбиной t3=800 оС, адиабатный коэффициент компрессора ηк=0,85, внутренний относительный КПД турбины ηгт=0,88, расход газов G=400 кг/с;

параметры пара ПТУ перед турбиной: ро=60 бар, tо=500 оС, давление в конденсаторе рк=0,04 бар, давление отбора пара на смешивающий регенеративный подогреватель р1=6 бар, внутренний относительный КПД турбины ηпт=0,88, расход пара на турбину D=100 кг/с.

Определить:

внутренние абсолютные КПД автономно работающих ГТУ и ПТУ;

температуру газов на выходе из газоводяного подогревателя при отключенном отборе пара и tпв=t’1;

 внутренний абсолютный КПД ПГУ;

 прирост мощности в ПТУ ΔWпту при отключении отбора пара;

 КПД по выработке пиковой мощности в ГТУ и ПТУ при совместной их работе.

Нарисовать схему установки и ее цикл в T,s - диаграмме.

Работу насоса в цикле ПТУ не учитывать, а свойства рабочего тела ГТУ принять соответствующими двухатомному идеальному воздуху с ср=const.

Ответ: 1) ηiГТУ=0,27,94 ηiПТУ=0,385, 2) tух=260 oC 3) ηiПГУ=0,366,

 4) ΔWпту=12,9 МВт, 5) ηiпик=0,341.

17.7. Для парогазовой установки (рис.17.9) задано:

рабочее тело ГТУ имеет параметры на входе в компрессор: р1=1 бар, t1=27 оС, степень повышения давления воздуха в компрессоре n=р2/р1=6, температура газов перед турбиной t3=750 оС, в газоводяном подогревателе газы охлаждаются до t5=120 оС;

параметры пара ПТУ перед турбиной: ро=90 бар, tо=500 оС, давление в конденсаторе рк=0,035 бар, мощность турбины Wпту=25 МВт, вода в газоводяном подогревателе нагревается до температуры насыщения при давлении ро.

Определить: термический КПД ПГУ и расход рабочего тела в ГТУ

Нарисовать цикл ПГУ в T,s - диаграмме.

Работу насоса в цикле ПТУ не учитывать, а свойства рабочего тела ГТУ принять соответствующими двухатомному идеальному воздуху с ср=const.

Ответ: ηtПГУ=0,592, G=102 кг/с.

 


17.8. Для парогазовой установки с НПГ (рис.17.3) задано:

рабочее тело ГТУ имеет параметры на входе в компрессор: р1=1 бар, t1=15 оС, степень повышения давления воздуха в компрессоре n=р2/р1=6, температура газов на выходе из турбины t5i=400 оС, адиабатный коэффициент компрессора ηк=0,8, мощность компрессора Wкi=2 МВт;

температура горения топлива в НПГ t5=1800 оС, температура уходящих газов t6=120 оС;

параметры пара ПТУ перед турбиной: ро=30 бар, tо=400 оС, давление в конденсаторе рк=0,04 бар, давление отбора пара на смешивающий регенеративный подогреватель р1=6 бар, внутренний относительный КПД турбины ηпт=0,84.

Определить мощность паровой турбины.

Нарисовать цикл ПГУ в T,s - диаграмме.

Работу насоса в цикле ПТУ не учитывать, а свойства рабочего тела ГТУ и НПГ принять соответствующими двухатомному идеальному воздуху с ср=const.

Ответ: WiПТУ=4,3 МВт.

17.9. Для парогазовой установки с ВПГ (рис.17.5) задано:

рабочее тело ГТУ имеет параметры: на входе в турбину Т4=960 К, степень повышения давления воздуха в компрессоре n=р2/р1=6, внутренний относительный КПД турбины ηгт=0,84, мощность газовой турбины Wгтi=2 МВт;

температура горения топлива в ВПГ Т3=2200 К, температура уходящих из ГВП газов Т6=400 К;

параметры пара ПТУ перед турбиной: ро=24 бар, tо=400 оС, давление в конденсаторе рк=0,04 бар, давление отбора пара на смешивающий регенеративный подогреватель р1=6 бар, внутренний относительный КПД турбины ηпт=0,85.

Определить мощность паровой турбины.

Нарисовать цикл ПГУ в T,s- диаграмме. Работу насоса в цикле ПТУ не учитывать, а свойства рабочего тела ГТУ и ВПГ принять соответствующими двухатомному идеальному воздуху с ср=const.

Ответ: WiПТУ=2,79 МВт.

17.10. Оценить термодинамическую экономичность обратимых циклов ПТУ, ГТУ и ПГУ с котлом-утилизатором по балансовому, энтропийному и эксергетическому методам (рис. 17.10) при следующих исходных данных:

для ПТУ температура горения топлива в топке парового котла 1500 oC, температура уходящих из котла газов 140 oC. В котле учитывать только потери с уходящими газами.

ПТУ имеет параметры водяного пара: ро=6 МПа, tо=500ºС, рк=4 кПа.

Температура окружающей среды tос=20 oC. Температуру циркуляционной воды в конденсаторе принять постоянной и равной tос;

для ГТУ параметры воздуха и газов: р1=1 бар, t1=20 oC, n=р2/р1=10, t3=1500 oC;

для ПГУ с КУ параметры такие же, как и у автономно работающих ПТУ и ГТУ,

температура газов на выходе из котла утилизатора t5=140 oC.

Определить :

а) по балансовому методу:

КПД и основные потери ПТУ, ГТУ и ПГУ;

б) по энтропийному методу:

увеличение энтропии за счет необратимостей отдельных процессов и целиком всего цикла для ПТУ, ГТУ и ПГУ;

в) по эксергетическому методу:

потери эксергии за счет необратимостей отдельных процессов и целиком всего цикла для ПТУ, ГТУ и ПГУ.

Сопоставить экономичность и потери ПТУ, ГТУ и ПГУ, определенные по балансовому, энтропийному и эксергетическому методам.

Для ПТУ и ПГУ расчеты выполнить на 1 кг пара. При расчетах ПТУ работой насосов пренебречь. Свойства газовых рабочих тел принять соответствующими идеальному двухатомному воздуху с постоянной изобарной теплоемкостью ср=1 кДж/(кг∙К).

Ответ: а) hПТУ=0,376,  qух=8,11 %, q2=54,26 % ;

 hГТУ=0,482, qух=51,8 % ;

 hПГУ=0,653; qух=9,94 %, q2=24,73 % ;

 б) для ПТУ: Dsгор=4,373 кДж/(кгпара×К) (57,1%),

  DsУХ.Г=0,161 кДж/(кгпара×К) (2,1%),

 Dsт-оПК=2,92 кДж/(кгпара×К) (38,1%),

 DsК-р=0,201 кДж/(кгпара×К) (2,63 %),

 SDsсi=7,655 кДж/(кгпара×К) (100 %);

 для ГТУ: Dsгор=1,38 кДж/(кг×К) (52,2 %),

 DsУХ.Г=0,99 кДж/(кг×К) (41,8 %);

 SDsсi=2,37 кДж/(кг×К) (100 %);

 для ПГУ: Dsгор=7,469 кДж/(кгпара×К) (79,9 %),

  DsУХ.Г=0,433 кДж/(кгпара×К) (4,64 %),

 Dsт-оПК=1,236 кДж/(кгпара×К) (13,2 %),

 DsК-р=0,201 кДж/(кгпара×К) (2,15 %);

 SDsсi=9,339 кДж/(кгпара×К) (100 %);

 в) для ПТУ: Ñегор=1281 кДж/кгпара (35,64 %), 

 ÑеУХ.Г=47,2 кДж/кгпара (1,36 %),

 Ñет-оПК=855,6 кДж/кгпара (23,76 %), 

 ÑеК-р=58,9 кДж/кгпара (1,64 %);

 етопл=3596 кДж/(кгпара) (100 %);

 для ГТУ: Ñегор=334 кДж/кг , (27,7 %), 

 ÑеУХ.Г=290 кДж/кг , (24,1 %);

 етопл=1207 кДж/(кгпара) (100 %);

 для ПГУ: Ñегор=2188 кДж/кгпара (27,7 %), 

 ÑеУХ.Г=126,9 кДж/кгпара (1,61 %),

 Ñет-оПК=362,2 кДж/кгпара (4,59 %),

 ÑеК-р=58,9 кДж/кгпара (0,75 %);

 етопл=7894 кДж/(кгпара) (100 %).

Энтропийный и эксергетический методы дают более объективную оценку тепловой экономичности циклов по сравнению с балансовым методом.

17.4. Контрольные вопросы

1. Поясните целесообразность объединения циклов ГТУ и ПТУ в единый парогазовый цикл.

2. Какой элемент схемы ПГУ с КУ определяет величину соотношения расходов рабочих тел dг и как эта величина рассчитывается ?

3. Покажите в Т,s- диаграмме для ПГУ с КУ процессы подвода и отвода теплоты от рабочих тел q1 и q2.

4. Приведет ли введение регенерации в паровом контуре к увеличению КПД ПГУ с КУ ?

5. Какой основной недостаток у схемы ПГУ с КУ ?

6. Какой элемент схемы ПГУ с НПГ определяет величину соотношения расходов рабочих тел dг и как эта величина рассчитывается ?

7. Покажите в Т,s- диаграмме для ПГУ с НПГ процессы подвода и отвода теплоты от рабочих тел q1 и q2.

8. Какие преимущества и недостатки у ПГУ с НПГ по сравнению с ПГУ с котлом-утилизатором ?

9. Какие элементы схемы ПГУ с ВПГ определяют величину соотношения расходов рабочих тел dг и как эта величина рассчитывается ?

10. Покажите в Т,s- диаграмме для ПГУ с ВПГ процессы подвода и отвода теплоты от рабочих тел q1 и q2.

11. Какие преимущества и недостатки у ПГУ с ВПГ по сравнению с ПГУ с НПГ ?

12. Покажите в Т,s- диаграмме для полузависимой ПГУ процессы подвода и отвода теплоты от рабочих тел q1 и q2.

13. Может ли быть КПД полузависимой ПГУ меньше, чем КПД паротурбинной установки, входящей в ее состав ?

14. В каких режимах работы наиболее целесообразно использовать полузависимую схему ПГУ ?

Математика, сопротивление материалов, электротехника лекции, задачи