ZADANIE DOMOWE nr 1

Zadanie

Treść zadania:

Określić parametry w przepływach masy oraz strumienie energii i masy w układzie cieplnym EC-ZUSOK dla następujących założeń:

1. Struktura układu cieplnego jak na rysunku 1.

2. Moc cieplna Q[4] = 20 MWt.

3. Parametry pary świeżej – (40 + n¹) bar / 450°C.

4. Sprawność pompy zasilającej – 83%.

5. Ciśnienie w odgazowywaczu – 1,2 bar.

6. Sprawność kotła – 82%.

7. Ciśnienie pary w upuście – 28 bar.

8. Sprawność wewnętrzna turbiny w częściach od wlotu pary świeżej do upustu – 80%.

9. Sprawność wewnętrzna turbiny od upustu do wylotu – 84%.

10. Współczynnik potrzeb własnych – 8%.

11. Parametry wody sieciowej na wyjście z EC – 10 bar / 80°C.

12. Minimalna różnica temperatur w wymienniku ciepłowniczym - 5°C.

13. Parametry wody sieciowej na powrocie do EC (przed pompą wody sieciowej)
    - 1bar, 45°C.

14. Sprawność pompy wody sieciowej – 81 %.

15. Sprawność pompy skroplin – 80%.

16. Przyrost ciśnienia na pompie kondensatu – 1,5 bar.

17. Opór przepływu wody sieciowej przez wymiennik ciepłowniczy – 2 bar.

18. Ciśnienie na tłoczeniu pompy wody zasilającej (50+n) bar.

19. Straty ciśnienia na rurociągach pominąć.

Określić również główne wskaźniki EC.

Zadanie rozwiązać dwoma sposobami:

1. z wykorzystaniem programu Excel,

2. z wykorzystaniem analizy ilościowej zadania i programu BMQ.

2.Obliczenia parametrów termodynamicznych programem HAMER.

TABLICA PARAMETROW TERMODYNAMICZNYCH - wyniki strona 1

Nr P[bar] T[deg C] X [-] H[kJ/kg] S[kJ/kgK] B[kJ/kg]

1 68.000 450.000 1.0000 3291.972 6.653 .000

2 78.000 103.590 .0000 447.404 1.3674 .000

3 - - - - - ENERGIA

4 - - - - - ENERGIA

5 - - - - - ENERGIA

6 .580 85.086 .941 2517.676 7.169 .000

7 28.000 333.134 1.0000 3083.172 6.720 .000

8 - - - - - ENERGIA

9 - - - - - ENERGIA

10 10.000 80.000 .0000 335.673 1.0746 .000

11 - - - - - ENERGIA

12 1.000 45.000 .0000 188.430 .6383 .000

13 - - - - - ENERGIA

14 12.000 45.014 .0000 188.617 .638 .000

15 .580 85.000 .0000 355.917 1.134 .000

16 .580 85.000 .0000 355.917 1.1342 .000

17 2.080 85.113 .0000 356.518 1.1355 .000

18 1.200 103.807 .0000 439.363 1.3609 .000

19 1.200 338.935 1.0000 3152.662 8.2647 .000

20 - - - - - ENERGIA

21 - - - - - ENERGIA

Parametry odniesienia dla obliczeń egzergii:

Temperatura .00 degC Wilgotność względna .0%

TABLICA PARAMETROW TERMODYNAMICZNYCH - założenia strona 1

------------------------------------

NR LP ZALOZENIA DO OKRESLENIA PARAMETROW

1 [ 1] Para p= 68.000 bar, t=450

2 [ 2] Pompa dp= 76.800 bar, Eta= .8300

3

4

5

6 [ 1] Turbina [ 7] pk= .578 bar, Eta= .8400

7 [ 2] Turbina [ 1] pk= 28.000 bar, Eta= .8000

8

9

10 [ 4] Woda p= 10.000 bar, t= 80

11

12 [ 5] Woda p= 1.000 bar, t= 45

13

14 [ 6] Pompa dp= 11.000 bar, Eta= .8100

15 [ 2] Woda p= .578 bar t= 85

16 [ 3] Woda p= .578 bar t= 85

17 [ 7] Pompa dp= 1.500 bar, Eta= .8000

18 [ 6] Woda wrzaca p= 1.200 bar

19 [ 1] Dlawienie od [ 7 do p= 1.200 bar

20

21

Obliczenie parametrów i wskaźników z wykorzystaniem programu Excel.

L.p.	Nazwa wielkości	Wzory	Miano	Wartość
0	1	2	3	4
1	q11	m10*(h10-h12)	kW	12121,75
2	h12		kJ/kg	188,43
3	h10		kJ/kg	335,673
4	m10	m10=[m6(h6-h15)]/(h10-h14)	kg/s	82,3248
5	m12	m12=m10	kg/s	82,3248
6	h14		kJ/kg	189,801
7	m14	m14=m10	kg/s	82,3248
8	N13	m12*(h14-h12)	kW	112,8673
9	h6		kJ/kg	2516,85
10	h15		kJ/kg	356,325
11	m6	m6=m15	kg/s	5,558317
12	m15	m15=m16	kg/s	5,558317
13	h16		kJ/kg	356,325
14	m16	m16=m17	kg/s	5,558317
15	h17		kJ/kg	356,518
16	m17	m17=m18-m19	kg/s	5,558317
17	N21	N21=m17h17-m16h16	kW	1,072755
18	h19		kJ/kg	3152,662
19	h18		kJ/kg	439,363
20	m19	m18(h17-h18)/(h17-h19)	kg/s	0,169712
21	m18	m2=m18	kg/s	5,728029
22	h2		kJ/kg	447,404
23	m2	m2=m1	kg/s	5,728029
24	N20	m2(h2-h18)	kW	46,05908
25	m1		kg/s	5,728029
26	h1		kJ/kg	3310,518
27	q4	wartość zadana	kW	20000
28	q3	q4-m1(h2-h1)	kW	3600
29	m7	m7=m19	kg/s	0,169712
30	eta k	sprawność kotła		0,82
31	q5	m1h1-m6h6-m7h7	kW	4438,249
32	h7		kJ/kg	3152,662
33	epsilon	wsp. Potrzeb własnych		0,08
34	q8	q8 = q5(1-epsilon)	kW	4083,189
35	q9	q9=q5-q8	kW	355,0599

Wskaźniki EC ZUSOK

Nazwa wielkości	Źródło przyjętej wartości danej	Wartość	Miano
Nazwa wspułczynnik skojarzenia -α	α= q8/q11	0,3368481	bw
Sprawność elektrowni - ηel	ηel	0,36	bw
Sprawność ciepłowni - ηc	ηc	0,9	bw
Moc elekrowni - Nel	Nel = q8/ηel	11342,1907	kW
Moc ciepłowni - N c	N c = q11/ηc	13468,6118	kW
Moc źrodeł w gospodarce rozdzielonej Nr	Nr = Nel+Nc	24810,8025	kW
Moc dostarczona w paliwie w EC	Nec = q4	20000	kW
Oszczędność mocy źródłeł w gospodarce skojarzonej - ΔN	ΔN = Nr - Nec	4810,80248	kW
Względna oszczędność paliwa (zmniejszenie mocy) - β r	βr = ΔN / Nr *100	19,3899511	%
Względna oszczędność paliwa - βc	βc = Δ N / Nc *100	35,7186216	%

3. Analiza ilościowa

1.Krotność struktury

Krotność energetyczna k_q = 1;

Krotność masowa k_m = 2

2.Węzły bilansowe

Liczba węzłów: w=12;

Węzły energetyczne:w_q= 2;$\left| \begin{matrix} 1 & 2 \\ 3 & 12 \\ \end{matrix} \right|$

Węzły masowe: w_m = w – w_q= 12 – 2 = 10

Węzły powierzchniowe: w_p = 1

Węzły rozgałęźne w_r = 2;

3.Przepływy

Łączna ilość przepływów: p=21;

Przepływy energetyczne: p_q = 9;

Przepływy masowe: p_m = p – p_q = 12.

4. Charakterystyka układu równań

Maksymalna liczba równań masowych: r_m = w_m + w_p – k_m = 10 + 1 – 2 = 9;

Maksymalna liczba równań energetycznych r_q = w – w_r- k_q = 12 – 2 – 1 = 9;

Maksymalna liczba równań różnych : r_r = 3.

1. (1-η_k)x[4] – x[3] = 0; sprawność cieplna kotła

2. x[5]ε – x[9] = 0; potrzeby własne elektrowni

3. x[4] = Q_t = 20 000 kW zadana moc w generatorze

Łączna liczba równań

R = r_m + r_q + r_r = 21

5. Specyfikacja wielkości w modelu

Nazwa	Liczba wielkości	Uwagi
	nieznane	znane
0	1	2
Przepływy masowe	12	0
Przepływy energetyczne	9	0
Entalpie	0	12
Inne	0	3
Razem	21	15

6. Model matematyczny

Równania bilansów masowych

Nr równania	Nr w grupie	Nr węzła	Równanie	Uwagi
0	1	2	3	4
1	1	1	-m[1]+m[2]=0
2	2	2	m[1]-m[6]-m[7]=0
3	3	4	m[6]-m[10]+m[14]-m[15]=0
4	4	4	m[6]-m[15]=0
	5	5	m[10]-m[12]=0
5	5	6	m[12]-m[14]=0
6	6	7	m[15]-m[16]=0
7	7	8	m[16]-m[17]=0
	7	9	m[13]+m[17]-m[18]=0
8	8	10	m[7]-m[13]=0
9	9	11	-m[2]+m[18]=0

Równania bilansów energetycznych

10	1	1	-m[1]h[1]+m[2]h[2]+Q4-Q3=0
11	2	2	m[1]h[1]-m[6[h[6]-m[7]h[7]-N[5]=0
12	3	3	N[5]-N[8]-N[9]=0
13	4	4	m[6]h[6]-m[10]h[10]+m[14]h[14]-m[15]h[15]=0
14	5	5	m[10]h[10]-m[12]h[12]-Q[11]=0
15	6	6	m[12]h[12]-m[14]h[14]+N[19]=0
16	7	8	m[16]h[16]-m[17]h[17]+N[21]=0
17	8	9	m[17]h[17]-m[18]h[18]+m[13]h[13]=0
18	9	11	-m[2]h[2]+m[18]h[18]+N[20]=0
	9	12	Q[3]-Q[4]+N[8]+N[9]+N[11]-N[19]-N[20]-N[21]=0

Równania różne

19	1	1	(1-ηk)Q[4]-Q[3]=0	ηk=0,82
20	2	3	N[5]ε-N[9]=0	Ε=0,08
21	2	1	Q[4]=A	A=20 000

DANE DO BMQ dla ZAD1 EC ZUSOK

21 54 0

1 1 -1 1 2 1 2 1 1

2 6 -1 2 7 -1 3 10 -1

3 14 1 4 6 1 4 15 -1

5 14 -1 5 12 1 6 15 1

6 16 -1 7 16 1 7 17 -1

8 19 -1 8 7 1 9 2 -1

9 18 1 10 1 -3291.972 10 2 447.404

10 4 1 10 3 -1 11 1 3291.972

11 6 -2517.66 11 7 -3083.172 11 5 -1

12 8 -1 12 9 -1 12 5 1

13 10 -335.673 13 14 188.671 13 6 2517.676

13 15 -335.673 14 12 -188.430 14 10 335.673

14 11 -1 15 14 -188.671 15 12 188.430

15 13 1 16 16 355.917 16 17 -355.518

16 21 1 17 18 -439.363 17 17 355.518

17 19 3152.662 18 2 -447.404 18 18 439.363

18 20 1 19 4 0.18 19 3 -1

20 4 1 21 5 0.08 21 9 -1

0 0 0 0 0 0 0 0 0

20 20000 0 0 0 0

1 1 2 2 2 2 3 3 1 4 4 1 5 5 1 6 6 2

7 7 2 8 8 1 9 9 1 10 10 2 11 11 1 12 12 2

13 13 1 14 14 2 15 15 2 16 16 2 17 17 2 18 18 2

19 19 2 20 20 1 21 21 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0

1

0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0

0

Wyniki uzyskane za pomocą programu BMQ

OBLICZENIA DLA ZESTAWU DANYCH NR 1

OTRZYMANE WYNIKI (BMQ92S) - WEKTOR X :

Dane do programu BMQ

DANE DO BMQ dla ZAD1 EC ZUSOK

LP NR WARTOSC MIANO

1 1 5.7280 KG/S

2 2 5.7280 KG/S

3 3 3600.0000 KW

4 4 20000.0000 KW

5 5 4438.2492 KW

6 6 5.5583 KG/S

7 7 .1697 KG/S

8 8 4083.1891 KW

9 9 355.0599 KW

10 10 82.3248 KG/S

11 11 12121.7500 KW

12 12 82.3248 KG/

13 13 112.8674 KW

14 14 82.3248 KG/S

15 15 5.5583 KG/S

16 16 5.55783 KG/S

17 17 5.5583 KG/S

18 18 5.7280 KG/S

19 19 .1697 KG/S

20 20 35.2444 KW

21 21 .4445 KW

** RESIDUA DLA UKLADU ROWNAN **

NR ROW. WARTOSC NR ROWN. WARTOSC NR R. WARTOSC

1 .476837E-06 8 .000000E+00 15 .106812E-03

2 -.685453E-06 9 .000000E+00 16 -.126362E-04

3 .000000E+00 10 -.244141E-03 17 .431932E-04

4 .000000E+00 11 -.146484E-02 18 -.194550E-03

5 .000000E+00 12 .000000E+00 19 .000000E+00

6 .000000E+00 13 .109445E-03 20 .000000E+00

7 .000000E+00 14 .000000E+00 21 -.305176E-04

NORMA RESIDUUM NR = .150651E-02

---

1. n – numer studenta na liście dziekańskiej↩