Контрольная «Общая энергетика» (ТвГТУ)
В данном разделе приведены методические указания по решению задач, примеры решения, варианты контрольных заданий по курсу "Общая энергетика" для ТВГТУ https://kursovik-bezproblem.ru/shop/kontrolnaya/kontrolnaya-obshhaya-energetika-tvgtu/ .
2.1. Расчёт параметров режима котельного агрегата ТЭЦ.
Решается задача определения коэффициента полезного действия (КПД) парового котла и расхода топлива.
где — КПД парового котла, %; -потеря теплоты соответственно с уходящими газами, химическим недожогом, механическим недожогом, на наружное охлаждение, со шлаком, %; -полный расход топлива кг/с; -теплота, воспринятая рабочей средой в паровом котле, кДж/с; -располагаемая теплота поступающего в топку топлива, кДж/кг. Если тепло уходящих газов не используется, то
а при разомкнутой системе сушки топлива уходящими газами
где , , — энтальпия соответственно уходящих газов, газов в месте отборов на сушку, холодного воздуха, кДж/кг; — доля отборов газов на сушку; — избыток воздуха в уходящих газах.
Энтальпия газа при температуре Т численно равна количеству теплоты, которое подведено к газу в процессе нагревания его от нуля градусов Кельвина до температуры Т при постоянном давлении.
При разомкнутой системе сушки все данные о топливе относят к подсушенному топливу (сушонке). В этом случае расход сырого топлива при изменении влажности от до составляет
где — расход подсушенного топлива по (2.2), кг/с; , — влажность подсушенного и не подсушенного топлива, %.
При изменении влажности меняется и низшая теплота сгорания топлива — от до :
Низшая теплота сгорания соответствует количеству теплоты, выделяемой топливом при полном его сгорании без учёта теплоты, затрачиваемой на образование водяных паров, которые находятся в продуктах сгорания.
Полная располагаемая теплота поступающего в топку топлива
где — низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг; — дополнительная теплота, вносимая в котёл подогретым снаружи воздухом, паровым дутьём и т д., кДж/кг. Для ориентировочных расчётов принимают =0,01…0,02.
Теплота, воспринимаемая рабочей средой в паровом котле
где — паропроизводительность котла, кг/с; , — энтальпия перегретого пара и питающей воды, кДж/кг; — теплота, дополнительно воспринимаемая при наличии промежуточного пароперегревателя, продувки водой и т.д., кДж/с. Для ориентировочных расчётов .
где — доля уноса золы с продуктами сгорания; — энтальпия шлака, кДж/кг, — рабочая зольность топлива, %.
Значения , , , , -приведены в приложении 1.
При твёрдом шлакоудалении можно принять =1,2…1,25; =0,95;
=560 кДж/кг. Кроме того, при температуре воздуха перед котлом 30 °С =233 кДж/кг, а при температуре уходящих газов 120 °С =1256 кДж/кг.
Пример расчёта. Определить КПД и расход топлива для парового котла при следующих условиях: =186 кгс; топливо — сушонка березовского угля с =13%; разомкнутая система сушки, =0,34; отбираемый на сушку газ имеет =4000 Дж/кг; энтальпия перегретого пара и питательной воды соответственно =3499 кДж/кг, =1086,5 кДж/кг.
Предварительно по (2.6) определяется низшая теплота сгорания подсушенного топлива
Здесь =33%,=16200кДж/кг- по табл.П.1.1.
Принимая по (2.7) кДж/кг, находим.по (2.4) %.
По табл.П.1.1 и табл.П.1.2 принимаем %, %, % .
С учетом табл. П. 1.1 находим по (2.9) %.
Для расчёта расхода топлива предварительно по (2.8) находим
Расход подсушенного топлива по (2.2)
Расход сырого топлива при =33 % по (2.5) составляет
Контрольное задание. Определить кпд котла и расход сырого и подсушенного топлива, Паропроизводительность котла принять по табл. 2.1 в соответствии с последней цифрой номера зачётной книжки. Вид топлива принять по табл. П. 1.1 в соответствии с предпоследней цифрой номера зачётной книжки .
Паропроизводительность котла Таблица 2.1
150 200 180 100 90 120 140 160 170 130
2.2 Расчёт параметров режима гидравлической турбины
Решается задача нахождения мощности гидротурбины и коэффициента быстроходности.
где N — мощность турбины, кВт; — расход воды через турбину, м3/с; — напор, м; — КПД турбины, о.е.; — число оборотов вала турбины, 1/мин; — коэффициент быстроходности.
Мощность, развиваемая турбиной, зависит от расхода воды , напора , определяемого разностью уровней верхнего и нижнего бьефа, и КПД, зависящего от типа и режима работы турбины (см. рис. П.2.1).
Пример расчёта. Определить, как изменяется мощность пропеллерной гидротурбины, работающей с , если при неизменном напоре расход воды уменьшается на 30 %. Решение:
Изменение мощности, обусловленное уменьшением расхода воды, находится по (2.10)
Изменение кпд определяется по рис.П.2.1 при ; ;. Таким образом,
Здесь индекс 1 соответствует исходному, а индекс 2 новому режиму работы гидротурбины.
Пример расчёта. Определить коэффициент быстроходности турбины при , ,
Контрольное задание. Определить, как изменится мощность гидротурбины при исходных данных, указанных в табл. 2.2,
Номер варианта соответствует последней цифре номера зачётной книжки.
Тип турбины: РО — радиально-осевая; ПЛ — поворотно-лопастная; К — ковшовая; П — пропеллерная.
2.3. Расчёт параметров режима линии электропередачи
Решается задача определения потерь активной мощности в ЛЭП, упрощённая схема которой приведена на рис. 2.1.
Рис. 2.1. Схема электрической сети
где — потери активной мощности, ; — сила тока,; — активное сопротивление в омах проводов ЛЭП длиной; — удельное сопротивление провода ЛЭП,; — полная мощность нагрузки,;- напряжение ЛЭП,.
Для ЛЭП напряжением выше 1 сечение провода предварительно определяется но формуле
где — экономическая плотность тока, справочная величина, .
Полученное значение округляется до ближайшего стандартного (см.табл.П.3.1.).При этом для ЛЭП напряжением 110 сечение проводника должно быть не менее 70, а для ЛЭП 220 — не менее 240 .
Пример расчёта. Определить предельное расстояние передачи электроэнергии от источника потребителю, если максимально допустимая потеря активной мощности в ЛЭП численно равна 10 % от .
Исходные данные: =10,5 ;=2,6; =1,4 .
Для схемы рис. 2.1 по (2.13; 2.14)
Контрольное задание. Для линии рис.2.1 сравнить потери активной мощности при различных напряжениях.Исходные данные приведены в табл. 2.3.
Номер варианта соответствует последней цифре номера зачётной книжки.
2.4. Расчёт элементов теплофикационной системы
Решается задача определения числа секций приборов водяной системы отопления жилого или производственного помещения.
где — число секций чугунных по (2.15) или стальных по (2.16) радиаторов или конверторов с кожухом; — площадь поверхности отопительного прибора, отапливаемого помещения и поверхности нагрева одной секции соответственно, м2; — удельная плотность отапливаемого теплового потока по табл. П.4.1 , Вт/м2; — расчётная и номинальная по табл. П.4.3 плотность теплового потока прибора, Вт/м2; – расход теплоносителя через прибор по табл. П.4.4 , кг/с; — температурный напор, равный разности полусуммы температур теплоносителя на входе и выходе отопительного прибора и температуры воздуха помещения, °С; — теплопотребность помещения и теплоотдача стояков и подводок, к которым подключён отопительный прибор, Вт; — вспомогательные коэффициенты, принимаемые по табл. П.4.2, П.4.3, П.4.4, П.4.5 и рис.П.4.1.
Пример расчёта. Определить число двухрядных стальных радиаторов типа 2РСВ1-4, необходимых для отопления жилого помещения при следующих условиях: =96 м2 ; помещение угловое на третьем этаже девятиэтажного дома 1990 года постройки; расчётная температура наружного воздуха -25 °С.
Для стальных радиаторов число секций определяется по (2.16). Предварительно по (2.17… 2.19) с использованием данных Приложения 4 находим
=712*(35/70)1+0,25*(0,2/0,1)0,04*0,97=256,5 Вт.
Здесь принято =35 °С, что соответствует среднему значению для водяных систем отопления.
=(11664-0)* 1,07* 1,1/256,5=53,5 м2,
где β1=1,07 и β2=1,1 –принимаются по Приложению 4, =0, т.к. предполагается
Таким образом, принимается 19 секций типа 2РСВ1-4, которые устанавливаются у оконных проёмов.
Контрольное задание. Для помещения, в котором вы проживаете или работаете, определить число радиаторов, необходимых для отопления. Тип отопительного прибора принять по таблице П.4.3 в соответствии с последней цифрой номера зачётной книжки.
Примечание. В таблице П.4.1 в числителе указаны значения без учёта проведения энергосберегающих мероприятий, а в знаменателе — с учётом таких мероприятий (например, утепление дверных проемов, заклейка окон в зимний период и др.).