Крутов В.И. - Техническая термодинамика (1062533), страница 66
Текст из файла (страница 66)
!30, в) приводит к уменьшению средней температуры отвода теплоты и к увеличению полезно используемого теплоперепада от й = 1, — 1, до й' и й". В результате происходит увеличение КПД цикла. К недостаткам такого способа повышения КПд следует отнести увеличение влажности пара в конце процесса расширения. Приведенный анализ влияния отдельных параметров н свойств рабочего тела на КПД парового цикла свидетельствует о том, что рабочие тела современных паросиловых установок должны иметь высокие температуры насыщения при сравнительно небольших давлениях; низкие температуры насыщения в конце процесса расширения (примерно равные температурам окружающей среды) нри легко осуществимом в энергетической технике вакууме; малые теплоемкости жидкости и большие теплоемкости перегретого пара.
$123, Цикл с промежуточным перегревом пара Повышение начального и уменьшение конечного давлений пара приводит в цикле Ренкина к нежелательному явлению увеличения влажнооти пара в конце процесса расширения. Устранить этот недостаток можно либо за счет увеличения температуры перегрева пара, либо за счет повторного перегрева частично отработавшего пара. Первый способ малоэффективен, так как при 1О МПа и довольно большой температуре перегрева (833 К) степень сухости при конечном давлении 0,005 МПа аднабатно расширенного пара 0,79, а при 20 МПа — 0,74.
Сущность второго слособг заключается в том, что перегретый пар '(точкг Е на рис. 130, г), поступивший нз котла в турбину,, расширяется в ней не полностью до давления конденсатора р„а до некоторого промежуточного дгвления р,', совершая ргботу 1„„= Е, — Е, (рис. 130, г), затем выводится из турбины и направляется в паролерегреватель для повторного перегрева. Вторичный перегрев (2-3) обычно производится при постоянном давлении р(. После повтпрного перегрева пар вновь, направляется в турбину и совершает работу 1цм — —, Еа — еа. Точка 1 соответствует, начальному .состоянию дара, поступившего из котла; 4 — состоянию пгра в конга процесса расширения в турбине после вторичного,,перегрева с влажностью пара (! —,,х,); точка,2' соответствовала бы процессу расширения до даврениг р,, При отсутствии вторичного 'перегрева, влажность пара.в точке,2' составляет (1 —, лз.); ,после повторного перегревц и расширения влажность„в точке 4 меньше,.
чем, в точке 2, и состгвляет (1 — хз) при условии„что ха )х,'.,' Кроме укгзан~ых достоинств повторный перегрев, пара может .прн 'определенных .условиях привести к повышению КПД на 2 — 3%. Для этого повторный перегрев следует организовать трк, чтобы средняя температура, подвода теплоты в цикле 3-4 2'.-2.была выше, чем средняя температура подвода теплоты в цикле с однократным перегревом. При давлениях, близких к критическому и сверхкритическому, можно примелять (и примейяюг) два (н более) промежуточных перегрева Термический КПЛ цикла, показанного на рис.
130, а, определится по формуле тп 1(В ~э) + (~э Ц)(Е((В м) + (~а га))~ ( Об) г где (Е, — Е,) и (Е, — Е,) — гдиабгтные теплоперепгды соответственно в первой и второй ступенях турбины; (Е, — Е,) и (Е, — Е,) — теплоты, иодведениые к пару соответственно в котле и первом пароперегреватала и после отбора во втором паролерегревгтеле. Сумма в числителе этой формулы представляет удельную ргботу пара в установке с одним вромежуточным перегревом лара Е„' = 12+34 = (Е, — Еэ) + (Е, — Е ). Вез промежуточного перегрева работа (Е, — Еэ ) пара определяется отрезком 12'.
Из диаграммы видно, что Е' больше, чем 1 = 12-1- + 22' = (Е, — Еэ ), так как отрезок 34 больше, чем отрезок 22'. Расход пара на совершение 1 МДж работы при наличии вторич.юго перегрева составит гЕ' = 1ОООЕЕ '. Так как 1„' ) 1, то расход нара в установке с промежуточным перегревом 4' меньше, чем беа повторного перегрева: 4' А Удельная теплота, израсходованная на получение парг в установке с повторным его перегревом, определяется суммой (рис. 130, г): д,' = (Е, — Е,) + (Е, — Е,), а в установке без перегрева д, = (Е, — Е,).
Следовательно, 4,' )д,. Так как одновременно Еч )Ец, то сделать однозначный вывод о направлении изменения КПД невозможно. Как уже отмечалось, направление изменения КПД определится средней темпергтурой подвода теплоты в цикле. Таким образом, экономичность установок с промежуточным перегревом зависит от состояния (температуры) нгчалг перегрева во втором пароперегревателе (точкг 2) и темперггуры конца перегрева (точкг 3).
Помимо эконо- $17 3 мнчиости (КПД) конечные точки состояния ограничиваются приемле4 мым значением влажности 1 — хм Расход теплоты на 1 МДж работа( в уатановках с промежуточным перегревом пара определится отношез ниам д, и'д,' = 1000/~)) и без промежуточного перегрева р = 44,4 - 10001Чь й 124. Винариые цнкпы Наибольшее значение термического КПД цикла может быть по лучено при максимально высоких температурах подводимой теплоты„ что подтверждается проведенным выше анализом зависимости. КПД", паровых циклов от параметров рабочего агента..Однако для созданиэ' реальных циклов и реализации указанных преимуществ требуются осо.
бые природные свойства рабочего тела, так как в отличие от цикла', Карно в цикле Ренкина качество рабочего тела существенно влияет! на термический КПД установки. Наиболее часто в качестве рабочего( тела в современных энергетических паровых установках используе-' ся водяной пар. Однако вода по своим свойствам не может удовлетво.:' рять всем требованиям, предъявляемым к рабочим телам е целью ува: личения КПД.
Прежде всего она имеет низкую критическую температуру (Т„р 647,15 К) н при этом достаточно большое критическое', давление Р„р — — 22,219 МПз. При таких физических свойствах воды' и водяною йзра при росте температуры перегрева Т, не удается существенно повысить среднюю температуру подводимой теплоты. Вода:.
имеет слишком большое значение удельной теплоемкости, а это, как, та следует из формулы Ьз ~сйТ!Т, приводит к существенному росту( а удельной энтропии и уменьшает заполняемость цикла Карно (Лз„ < Ьзм) (см. рис. 129). В конце процесса расширения пар при низки рабочих давлениях имеет значительную удельную энтальпию 1,. Эт физические особенности воды, как рабочего тела в паровых установ. ках, приводят к ограничению термического КПД паровых циклов.
К недостаткам воды и водяного пара следует также отнести неблаго. приятное соотношение между температурами насыщения н соответствующими им давлениями (медленное увеличение температуры при существенном росте давления). Действительно, рост температуры в три рава приводит к росту давления в 200 раз.
Это удорожает оборудование н затрудняет его эксплуатацию. Использование в качестве рабо. чих тел других веществ, в частности ртути, также не представляется возможным, Ртуть имеет высокую критическую температуру (больше 1273 К) при сравнительно небольшом критическом давлении. Однако для охлаждеяия ртути до температуры, примерно равной температуре окружающей среды (Т„ЗОЗ К), требуется почти полный вакуум, тзк как давление насыщения паров ртути', соответствующее этой темпе' ратуре, составляет всего 0,33 Па. Получить такой вакуум практически невозможно. Если же закончить расширение паров ртути прн возмож. но осуществимом давлении р„0,004 МПа, то температура з конце расширения окажется примерно равной 600 К.
Такая высокая темпе. $18 ура отвода теплоты существенно уменьшит термический КПД паого цикла. Таким образом, рассмотренные рабочие тела (вода -и ть) не удовлетворяют идеальным требованиям, предъявляекеьгм к чим телам паровых турбин. Поэтому поячилась идея создания ожного цикла, где вместо одного рабочего тела используются даа зличных рабочих тела. Такой цикл называется бинарным (рис. 131). нем одно рабочее тело должно иметь высоку!о критическую темперару при сравнительно низком давлении н использоваться в цикле и сокими температурами, Другое рабочее тело должно иметь высокое вление насыщения при температуре окружающей среды и испольваться в циклах, осуществляющихся в области низких температур.
1, !' Ркс. !3! Цккл бинарной ртутно копаной теплоэнергетккеской установки Рнс. !32, Схема бинарной ртутно-водяной тепловнергетнчесной натановна оединение этих двух пиклов значительно расширяет использование мпергтурного перепада и приводит к увеличению термического ПД в сравнении с пароводяным циклом. Схема такой бинарной ртутно-водяной установки представлена на ис. !32, где сплошными линиями показан ртутный контур, а пункирными — водяной.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
