Разработка энергохимико-технологической системы ЭХТС (стр. 4 из 4)
Температура на входе в компрессор Т6=300К
Энтропийный КПД компрессора
Механический КПД
Допущения:
1. Давление метана на выходе из компрессора принимается равным давлению газовой смеси на входе в реактор, P7=P8=35 бар (см. ).
2. Реальный процесс сжатия – политропный. Показатель политропы метана k=1,31.
3. КПД электродвигателя и передачи принимаются за 1.
4. Теплоемкость воды не зависит от температуры
6.3 Определение механической мощности турбокомпрессора
Массовый поток метана:
Механическую мощность турбокомпрессора находим по формуле
КПД компрессорной установки
Степень сжатия газа в ступени полагаем ε=3;
Значит, турбокомпрессор – двухступенчатый, z=2.
Работа обратимого процесса (удельная):
Внешняя работа (работа реального процесса):
Механическая мощность турбокомпрессора:
Графическое представление процесса сжатия в турбокомпрессоре.
6.4 Паросиловой цикл Ренкина
Исходные данные:
Давление водяного пара на входе в турбину P1=102 бар
Температура водяного пара на входе в турбину t1=463˚C
Давление в конденсаторе P2=0,05 бар
Энтропийный КПД турбины
Энтропийный КПД насоса
Параметры водяного пара (по 1-s диаграмме водяного пара):
Допущение: Теплообмен между топочными газами и водой происходит без потерь тепла.
6.4.1 Аналитический расчет парасилового цикла
Расчет проводится как для реального цикла, так и для теоретического.
1-2s - Изоэнтропный процесс расширения в турбине.
1-2 - Реальный процесс расширения в турбине.
2s-3’ – Теоретический процесс конденсации.
2-3’ – Реальный процесс конденсации.
3’-4s – Изоэнтропный процесс в насосе.
3’-4 – Реальный процесс в насосе.
4s-1 – Теоретический процесс в котле-утилизаторе.
4-1 – Реальный процесс в котле-утилизаторе.
Теплота и работа обратимого и необратимого циклов.
Эти таблицы показывают справедливость 1 закона термодинамики для циклических процессов: qц=lц .
6.4.2 Определение механической мощности парасилового цикла
Энергетический баланс:
Зависимость энтальпии топочных газов от температуры в расчете на 1 кмоль топлива (без учета диссоциации продуктов сгорания):
(см. )Разность энтальпий топочных газов в расчете на 1 кмоль топлива:
Расход топлива:
(см. )Тепловая мощность парогенератора
В реальном цикле
Расход воды:
Механическая мощность паросилового цикла (паротурбинной установки):
6.4.3 Определение термического КПД цикла
КПД обратимого и необратимого циклов составят соответственно:
, что очевидно.6.4.4 Определение эксергетического КПД парасилового цикла
Эксергетический КПД цикла определяется соотношением
Графическое представление паросилового цикла
Выводы
В данной работе рассмотрена упрощенная схема процесса конверсии метана. Рассчитаны основные составляющие этой схемы. Учтены технологические особенности данного процесса. Определены КПД, характеризующие процессы, протекающие в данной системе. Полученные результаты удовлетворяют физическим представлениям.
В данной ЭХТС производится утилизация тепла топочных газов; эта ЭХТС не требует энергозатрат, т.к. механическая мощность паротурбинной установки достаточно велика для удовлетворения потребностей данной ЭХТС в механической работе (турбокомпрессор, питательный насос) и в электроэнергии (насос, подающий холодную воду в водооборотном цикле); возможно также получение некоторого дополнительного количества электроэнергии, которую можно использовать в различных целях.
Список литературы
1. Смирнов В.А., Шибаева Л.Ф., Миносьянц С.В. Термодинамические расчеты основных процессов в энерго-химико-технологических системах. Учебное пособие. – М.: МХТИ им. Д.И. Менделеева, 1988. – 68 с.
2. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Учебное пособие для вузов / Под ред. чл.-корр. АН СССР П.Г. Романкова. – 10-е изд., перераб. и доп. – Л.: Химия, 1987. – 576 с., ил.