Теплотехника Учебн.для вузов. Под ред. А.П.Баскакова. М. (1013707), страница 21
Текст из файла (страница 21)
Чтобы илоанитыи от такой жесткой связи, на станциях широко применяют турбины с регулируемым промежуточным отбором пара (рис. б.!4). Такая турбина состоит из двух частей: части нысокого давления (ЧВД), в которой пар расширяется от давления р~ до давления роом необходимого для теплового потребителя, и части низкого давления (ЧНЛ), где пар расширяется до давления рт и конденсаторе. Через ЧВД проходит весь оар, вырабатываемый котлоагрсгвтом Часть его 0„,о (при давление ро„) отбирается и посту. ае ,а а 7 д Рис. 613 Теплофнкдционный цикл в Т, л- диигрдмме Рис. 6.14. Установка турбины с регулируемым отбором пара пает к тепловому потребителю ТП.
Остальной пар в количестве Р„ проходит через ЧНД в конденсатор К. Регулируя соотношения между Р„„и Р., можно независимо менять как тепловую, так и электрическую нагрузки турбины с промежуточным отбором, чем и объясняется их широкое распространение на Т314. При необходимости предусматриваются два и более регулируемых отбора с разными параметрами пара. Наряду с регулируемыми каждая турбина имеет еше несколько н е р е г ул и р у е м ы х о т б о р о в пара, используемых для регенеративного подогрева питательной воды, существенно повып>ающего термический КПД цикла.
Своеобразная «теплофикация» может осушествляты:я даже на чисто конденсациониых станциях, где охлаждающая вода из конденсаторов используется, например, для обогрева бассейнов нли водоемов, где искусственно выращивается рыба. Отбросная теплота может использоваться для обогрева парников, теплиц и т. д. Конечно, потребное в районе ТЭБ количество теплоты для этих целей значительно меньше общего количества отбросной теплоты, но тем не менее такое ее использование является элементом безотходной технологии — технологии будущего. Несмотря иа большие потери эксергии при передаче теплоты от продуктов сгорания к пару, КПД паросиловых установок в среднем выше, чем у ГТУ, и близок к КПД ДВС, прежде всего за счет хорошего использования располагаемой эксергии пара.
(Как указано выше, его температура на выходе из конд:-нса. ционной турбины составляет 26 — 30 'С.) С другой стороны, большой расползгаемый теплоперепад в гурбине н свизаниый с этны относительно низкий удельный расход пара на выработку 1 кВт п >зволяют создать паровые турбины нп колоссальные мощности -- до 1200 МВт в одном агрегате! Поэтому паросигоаые установки безраздельно господствуют как на тепловых, так и на атомных электростанциях.
Паровые турбины применяют также для привода турбовозлуходуаок (в частности, в доменном п >оизводстве). Недостаток паротурбинных установок — большие затраты мет >зла, связанные прежде всего с большой массой котлоагрегата. Поэтому они пр >кти. чески не применяются на транспорт> и их не делают маломощными. ал 11лрОГлЗОйые 1(икды В любом цикле вся теплота горячего источника д>, не превращенная в работу 1„ отдается колодному источник' д>. В цикле ГТУ (см.
рнс. 6.6, б) она ф >ктически выбрасывается в атмосферу вместе с продуктами сгорания, имеющими достаточно высокую температуру (400 С н выше). Конечно, теплоту этих газов м >жно использовать для целей теплофинации аналогично тому, как это описано в предыдущем параграфе, однако высок>й ее потенциал (большая работоспособи ють) позволяет применить ее и для прои>водства энергии в комбинированных установках. Комбинированные установки, в которых одновременно используются двз рабочих тела, газ и пар, называю>сг п ар о г а з о в ы и и.
Простейшая схема парогазовой установки показана на рис. 6>.15, а цикл ее - - на рис. 6.16. 1 орячие газы, уходяшие из газовой турбины после совершения в ней работы, охлаж. даются в подогревателе П, нагрева,> пи. тательную воду, поступающую в паровой котел. В результате уменьшается рнсход теплоты (топлива) на получение пара в котле, что приводит к повышенин> эффективности комбинированного цикла по 67 Рис. 6.!5.
Схема простей(ией парогазовой установки. ГТ вЂ” гззппз» турбинг, 3à — злектрпгенерптпр, ПК вЂ” пари»ей кпгел, ПН - пнтательпып насос, К вЂ” конденсатор; ПТ - пзрпнпп туреннг, ЯК ппзпушный компрессор, КП камера сгпрпннн, ТН вЂ” топливный насос; П - пплпгрепптель неденной теплоты равно плошади 6-е-в-8- 9-!О, а полезная работа 1„и — плошади Гз ТП69-10, Тент г(а <пработнпн~нх н бине газов, равная площади 2-б-д-4, цри раздельном осу(цествлении обоих циклов выбрасывается в атмосферу. В парогазавом цикле теплота, выделяющаяся при охлаждении газов по линии 2-3 и равная плошали 2-б-и-З, не выбрасывается в атмосферу, а используется на подогрев питательной воды по линии 8-9 в подогревателе П Теплота, затрачиваеман на образование пара н котле, уменьшается на количество, равное заштрихованной пло(цадке 9-г-в-8, н эффективность комбинированного цикла увеличивается, поскольку суммарная полезная рабата обоих циклов 1»,+1»» одинакова при совместном н раздельном их осуществлении.
В различных технологических схемах возможны другие варианты парогазавых установок, позволяющих использовать теплоту, выделяющуюся в технологическом процессе для получения механической энергии, чаще всего потребляемой в этих же схемах, на привод компрессоров, насосов и т. д. де В В г е Рис 6.!6. ((икл парогазовой установки сравнению с этими же пиклами, осуществляемыми раздельна. Мощности и параметры газотурбинной и паратурбинной установок выбираются таким образом, чтобы количества теплоты, отданной в подогревателе П газами, равнялось количеству теплоты, воспринятой питательной водой. Это определяет соотношение между расходами газа и воды через подогреватель П.
Цикл комбинированной установки (рис 6 !6) строится для ! кг водяного пара и соответствующего количества газа, приходящегося на ! кг воды. В цикле газотурбииной установки подводится теплота, равная плошали 1-6-8-5, и получается полезная работа 1,,„ равная пло(пади 1-2-8-4-5. В цикле паротурбиннай установки при его раздельном осуществлении количество под- Контрольные пипригм и зидиги 6.! Вывести формулу для КПД цикла ДВГ со сгоранием ири р=сапз! и сравнить КПД лвух циклов при одинаковых значениях е. пз(из (см. рис. 6 2, и) обсмначить через р К какому значению стремится тн нри (, (З.
6 2. Почему вырабатываема» турбиной мо~цность превышает мощность, затраченную на привод компрессора, если массовые расходы через них рабочего тела и перепады давлений практически одинаковы (см. рис. 6.4)? 6 3 Пользуясь а, т-лип(раммой водяного пара, (нкчитат КПД никла Ренкина на на. сышеннпм паре при давлении перел турбиной 9,6 МПа. Сравнить с КПД цикла Карно, имеюп(ега те же параметры, а также цикла Реп. кина при перегреве пара да 540 'С. Давление за турбиной р, = 4 кПа.
6.4. Пар из отбора турбины (см. рис. 6.14) с Лавлснием р„,п можно использовать не талька для теплофикации, но и Нля подогрева конденсата, поступающего нз конденсатора н котел Тхе нужно установить поверхностный геплообменник до нли после канденсатнаго насоса, ппдаюшего н котел конленслн 11оны. сит лн зто КПД никла? (з 5 Имеет лн смысл поставить хололнль пик, чтобы снизить температуру конденсации пара за турбиной и тем самым повысить КПД цикла? Часть вторая ОСНОВЫ ТЕОРИИ ТЕПЛООБМЕНА Глава седьмая ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ Л. СЛ<Ы Оциг ПГ,ШЗ(ДЧМ Согласно второму закону термодинамики самопроизвольный процесс переноса теплоты в пространстве возникает под действием разности температур и направлен в сторону уменьшения температуры.
Закономерности переноса теплоты и количественные характеристики этого процесса являются предметом исследования теории теплообмена (теплопередачи). Теплота может распространяться в любых веществах и даже через вакуум (пустоту) . Идеальных теплоизоляторов не существует. Во всех веществах теплота передается теплопроводногтью за счет переноса энергии микрочастицами. Молекулы, атомы, электроны и другие микро- частицы, из которых состоит вещество, движутся со скоростями, пропорциональнымн их температуре. За счет взаимодействия друг с другом быстродвижущиеся микрочастицы отдают свою энергию более медленным, переносн таким образом теплоту из зоны с высокой в зону с более низкой температурой.
В теории теплообмена, как и в гидромеханнке, термином «жидкость» обозначае1ся любая сплошная среда, обладающая свойством текучести. Г!одразделенне иа «капельную жидкость» и «газ» используется только в случае, когда агрегатное состояние ве- шества играет в рассматриваемом процессе существенную роль. В жидкостях перенос теплоты может осуществляться еше и за счет перемешивания. При этом уже пе отдельные молекулы, а большие, макроскопич.скис объемы горячей жидкости перемешаются в зоны с низкими температурами, з холодная жидкость попадает в зоны с высокими температурами.
(Перенос теплоты вместе с макроскопическпми объе кама вещества носит название к о н в е к г и вн о г о т е и л о и е р е н о с а, или просто конвенции.~ Следует иметь в виду, что одновре. менно с конвекцией всегда сосушесгвует и теплопроводность, однако канве«тивиый перенос в жидкостях обычно является определяющим, поскольку он з ~ачительно интенсивнее теплопроводности. В твердых монолитных телах перемеьцение макроскопических объемов относительно друг друга невозможно, поэтому теплота переносится в них т ~лько ~теплопроводностьюдоднако при на~ реве, сушке зернистых материалов (геска, зерна н т. д.) очень часто искусственно органнзуюз перемсшивание.
Прг песе теплопереноса при этом резко инзенсифицирустся и физически становится похожим на конвективный теплопезенос в жидкостях. (Часто приходится рассчитывать теплообмеи между жидкостью н поверхио- 7П стью твердого тела.
Зтот процесс получил специальное название к о н в е к т и в н в я т е и л о о т д а ч а (теплота отдается от жидкости к поверхности или наоборот).) (Третьим способом переноса теплоты является и з л у ч е н и е Излучением теплота передаетсн через все лучепрозрачные среды, в том числе и через вакуум, например в космосе, где это единственно возможный способ получения теплоты от Солнца и потери ее в межзвездное про- странствО.~Носителями энергии при теплообмене излучением являются фотоны, излучаемые и поглощаемые теламп.
)частпуклцими в тсплообмене В большинстве случаев перенос теп. лоты осучцествляется несколькимн способами одновременно, хозя часто одним или даже двумя способал1и пренебрегают ввиду их относительно небольшого вклада и суммарный сложный теплоперенос. тпк КОЛИЧКОТНКННЬН' ХЛРЛК ИлРИГ ГИКИ ПЕРЕНООЛ ТППЛОТЫ Интенсивность переноса теплоты характеризуется(плотностью теплов о г о и о т о к а, т( е количеством теплоты, передаваемои в единицу времени через единичную площадь поверхности. Глава восьмая ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ КЛ. ООНОВНОЙ ЯДКОН ТЕПЛОПРОНОДНООТИ В основной закон теплопроводности входит ряд математических понятий,определения которых целесообразно напомнить и пояснить.
Температурное поле — этосовокупность значений гемпературы во всех точках тела и данный момент времени. Математически оно описывается в виде )=) (х, у, а, т). Различают стаци- Зта величина измеряется в Вт/мз и обычно обозначается и. (Следует обратить внимание на то, что в термодинамике теми же буквами обозначают другие величины: 9 — количество теплоты, у удельное количество теплозы, т е огне- сенное к едиьице массы рабочего тела ) Количесзво теплоты, передаваемое в единицу времени через произвольную поверхность Г. в теории т.плообмепа принято называть м о щ н о с т ь ю т с илового потока или просто тепловым потоком и обозначать буквой с) )Единицей ее измерения обычно служит Дж/с, з е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
