Циклы паротурбинных установок
Циклы паротурбинных установок.
Для обеспечения замкнутого парового цикла Карно необходимо сжимать насыщенный пар, а не воду. Поэтому за идеальный цикл паросиловой установки принят не цикл Карно, а другой специальный, называемый циклом Ренкина. Этот цикл может быть осуществлен в паросиловой установке.
В паровом котле 1 за счет теплоты сгорающего в топке топлива происходит процесс парообразования; пар необходимых параметров получается в пароперегревателе 2. Из пароперегревателя 2 пар поступает в паровую машину или турбину 3, где происходит преобразование теплоты в работу. Отработанный пар направляется в конденсатор 4 (холодильник), где отдает часть теплоты охлаждающей воде и конденсируется. Полученный конденсат насосом 5 подается обратно в котел.
В паровом котле при давлении р1 происходит подогрев испарение воды (при р1 = const), процесс а –b, а в пароперегревателе идет изобарный перегрев пара до температуры t1, процесс b-e.
Значит из котла и пароперегревателя пар выходит с параметрами р1, i1, t1.
Далее в машине (турбине) происходит адиабатное расширение пара до давления р2 (процесс e-f). После расширения температура пара равна t2, а энтальпия отработавшего пара i2. При этих параметрах начнется изобарный процесс конденсации пара (процесс f-d), в результате которого получится вода при температуре t2 с энтальпией i2`. Конденсат после адиабатного сжатия от давления р2 до давления р1 в питательном насосе поступает в котел.
Если пренебречь работой, которая затрачена на питательный насос анас=пл. madn (р-v-диаграмма) или анас=пл. da’a (T-s-диаграмма), т.е. считать, что изобары жидкостей совпадают с нижней пограничной кривой, то работа, получаемая от машины (турбины), равна:
ат = i1 – i2
Теплота, эквивалентная этой работе, изображается на Т-s –диаграмме пл. а`befda`.
Рекомендуемые материалы
Термический кпд цикла Ренкина равен:
В этой формуле в числителе стоит количество теплоты, превращенной в полезную работу цикла, а в знаменателе – вся подводимая к рабочему телу теплота.
Люди также интересуются этой лекцией: 9.5 итоги.
Из Т-s – диаграммы видно, что увеличение давления начального пара, при неизменном значении Т1 и Т2 приводит к повышению температуры насыщения. Следовательно, средняя температура подвода теплоты возрастает и должен возрасти термический кпд цикла.(15.4)
Термический кпд цикла должен возрасти, если при других неизменных параметрах цикла увеличить перегрев пара, а, следовательно, увеличить среднюю температуру подвода теплоты (15.5). В настоящее время температура перегрева равна 600 – 6500С.
Перегрев пара одновременно приводит к уменьшению конечной влажности. Появление влаги в турбинах вызывает дополнительные потери при расширении, кроме этого эрозию лопаток турбин, поэтому при больших начальных давлениях перегрев пара необходим.
В некоторых случаях прибегают к промежуточному перегреву пара (после расширения пара в начальной ступени турбины). (15.6). При неизменных р1 и Т1 в цикле уменьшение конечного давления приводит к повышению кпд цикла, так как в этом случае возрастает располагаемый теплоперепад на турбине (i1 – i2) (15/7)/
Для уменьшения конечного давления р2 на выходе пара из турбины создают вакуум с помощью конденсатора.
Средствами повышения термического кпд являются регенерация теплоты в цикле, применение бинарных циклов и т.п.
