Крутов В.И. - Техническая термодинамика (1062533), страница 67
Текст из файла (страница 67)
Ртутный пар образуется в специальном ртутном отле ! и направляется в ртутную турбину 3. После отработки в турине до приемлемых параметров пары ртути поступгют в конденсаторспаритель 2, где, копденсируясь, отдают свою теплоту на получение одяного пара. Таким образом, кондеисатор-испгритель выполняет схеме две функции: конденсгтора в ртутной ее части и испарителяотла в водяной. Ртуть из конденсаторг-испарителя самотеком или с омощью насоса направляется вновь в ртутный котел, а образовавший"я водяной пар после дополнительного перегрева в перегревгтеле 7 аправляется в паровую турбину. Поспе расширения в турбине 4 от,лботавший пар конденсируется, в паровом конденсаторе 5, а аатем "асосом б подается в коиденсгтор-испгритель 3. Об экономичности такого бинарного цикла (см.
рнс. 131) можно дить, используя зТ-диаграмму. Циклы .в зТ-диаграмме изображася для 1 кг водяного пара и т кг ртутного пара, Необходимость та- кого соотиощения рабочих тел связана с тем, что энтальпия насыщен. кых паров ртути в конце процесса расширения в ртутной турбине в, веоколько раз меньше энтальпии водяного пара. Следовательно, дл„' получения 1 кг водяного пара в конденсаторе-испарителе (при ирак. тически отсутствующем температурном перепаде между насыщенным ртутным паром и насыщенным водяным паром) требуется и кг ртути ' пр гаем и =- (18, — 1')/(/Р /р), тли 1Р— удельная энтальпия ртутного пара за ртутной турбиной; (Р— удельная энтальпия ртути за кондеисатором-испарителем; 1,'— удельная энтальпия водяного пара на выходе из конденсатора-испарителя; 1'„— удельная энтальпия воды, поступающей в конденсаториспаритель, Расчеты показывают, что на ! кг-водяного пара требуется от 10 до 12 кг ртутл.,Обычно в бинарных установках применяют сухой насыщенный рфтщяй пар при давлении 1 — 15 МПа, что соответствует температурам':йа~ыщения 790 — 630 К.
Расширение допускается додавления р,, равного'О;.01 — 0,004 МПа. Этим давлениям соответствуют температуры 520 — 500 К. Если принять температурный перепад между ртутным и водяным парами в конденсаторе-испарителе' 10 — !5 К, то температура насыщенного водяного пара состави~ 505 — 490 К, Такой температуре соответствует давление 3,3 — 2,5 МПа. Эффективность бинарного цикла можно оценить по коэффициенту амбр" заполняемости площади цикла, определяемому отношением (см. рис.
13!) срр"' = (пл. 6937 + пл. !2345!)/пл. !23!О! Значение аа"" больше коэффициента заполняемости одного наро. водяного цикла Ренкина аР' = пл. !2345!!пл. !23!О!, соотв'тствующего тем же температурам. Таким образом, аа"" ~ яР'. Если оценивать эффективпосгь циклов в процентах КПД цикла Карно при одинаковых температурных перепадах, то КПД бинарного цикла 85— 90%, а цикла Реикипа — всего лишь около 70%. Это связано прежде всего с тем, что теплота в промежуточном цикле используется практически на 100%, так как теплота, отдаваемая холодильнику, ие теряется, а полезно используется иа получение водяного пара.
Термический КПД бинарного цикла без регенерации определится отношением гр+/в и (/р — гр)+Оо м ) Ч я т р р Ор 1 и и (/р ~р)+(м ~в) гдв !.р — работа ртутного пара; Р— удельная работа водяного пара; и — масса ртути, приходящаяся на 1 кг воды, кг; 1р — удельная энтальпия ртутного пара за ртутным котлом; 1; — удельная энтальпия перегретого водяного пара за пароперегревателем; с", — удельная энтальпия водяного пара за турбиной.
Практическая выгодность бинарных циклов была подтверждена созданием ряда установок мощностью от 1,8 до 20 МВт. При эксплуатации они показали хорошую иадеж- ность и безопасность и соответственно высокую экономичность. Их медленное внедрение объясняется ядовитостью паров и высокой стоимостью установок (особенно повышенной мощности), требующих ртуть в больших количествах.
й 12$. Регенеративный цикл паротурбинной установии Цикл, в котором питательная вода, поступающая в котлоагрегат, нагревается паром, частично отбираемым при его расширении из турбины, называется р е г е н е р а т и в н ы м. Такой способ подогрева питатель11ой воды дает возможность увеличить среднюю температуру подвода теплоты в цикле и тем самым повысить его КПД. Для получения регенеративного цикла следует заменить процесс адиабатного расширения 1-2 на политропный 1-5 (см. рис. )28, б) так, чтобы линия политропного процесса 1-5 была эквидистантна линии 8-4.
В этом случае удельная теплота; отведенная в процессе 1-5 (пл. 11'5'51), может быть полностью использована для нагрева воды в процессе 8-4 (пл. 44'8'84). В действительности создать такие учлович передачи теплоты. возможно только приближенно. На рис. 133 представ.
лена схема паросиловой установки, в которой такие условия в какойто мере обеспечива1отся. Пар, полученный в парогенераторе 1, направг ляегся в паровую турбину 2, где основная его часть расширяется до давления р, (дааления в конденсаторе 8). Оставшаяся часть пара в количестве т, и гл„отводится из турбины в точках отбора о и д после частичной работы в турбине.
Отобранный таким образом пар направляется в подогреватели питательной воды 5. Конденсат отобранного пара совместно с конденсатом основной его части насосом 4 направляется в парогенератор 1. Процесс расширения пара в трубине н отдача теплоты в отбор условно изображаются ступенчатой линией 1-2-8- -4-5-6 (рис.
134) так, что линии 1-2, 8-4 и 5-6 соответствуют процессу расширения, а линии 2-8 и 4-5 — процессу отдачи теплоты паром в подогревателях 5 (см, рис. !33). Количество переданной таким образом теплоты определяется пл. 2!'5'548 (заштрихована). Пло1цадь эта может быть увеличена при увеличении количества отборов. Ломаная линия с увеличенным количеством отборов пара и турбины в пределе дает линию расширения пара и отдачи теплоты в отбор, эквидистантную линии 7-8 подогрева питательной воды, а количество теплоты, отданной паром, будет равно количеству теплоты, израсходованной на подогрев воды (7-8).
КПД в этом случае возрастает. Так как в процессе расширения в турбине участвует ие весь пар, то работу цикла такой паросиловой установки следует считать по участкам. На участке пс (см, рис, 133) 1, = 1', — 1,; иа участке с8 1, = (1', — 1„) (1 — т,); на участке г(Ь 18 = (18 — 1,) (! — т, — тз). Полная удельная работа цикла определится суммой: 1„= 1, + 1, + 1„или 1ц — — (1,— — 18) — (1. — 18) т, — (18 — 18) т„.
Еслй . в цикле Ренкийа участвует весь ' пар, то 1ч = 1, — 18. Следовательно, при регенерации 1„~ 1„. Однако расход теплоты в регеиеративном цикле л8еньше, чем в цикле Ренкина, температура питательной воды (18'", = 18) за'счет 11 Зак. 888 321 подогрева отобранным паром больше, чем температура питательной воды в цикле Ренкина (/й'е" = 1,).
Так как 1, ) 1„то г/,' = (г, — г,) «- < г/т (га гт)' Если при этом учесть, что отвод теплоты в обоих циклах прог)сходит при одинаковой температуре, а средняя температура подвода теплоты в регенерлтивном цикле при одинаковых верхних температурах больше, чем в цикле Ренкина, то т)1 ' больше т)~ '. Расчеты показывают, что уменьшение 1' в регенеративном цикле про исходит мед- Рис.
133. Схема паротурбинной установки с ре- гхнеративным циклом: 1 — нарогенератор; у — туРбина: а — нонленсатор: а— насос; Б — еохогреаатеан нитательноа волы Рис. 134. 1~икл паросилоаой установки с перегревом пара и регенерацией леннее, чем уменьшение расхода теплоты на получение пара. Расход пара для регенеративного цикла г(Р'г 1000ДРех и для цикла Ренкина г(Р = 1000/1„. Так как 1р" ( 1ре" то г( г ) с(рен.
Расход теплоты на 1 МДж для регенеративного цикла определится произведением г/рог = с(регг/~ или враг = 1000/у)1 ". Для цикла Ренкина г/ = г(рена/г = 1000/41ь Сопоставление полученных выражений' показывает, что г/рсг ( е). В пределе, когда количество отборов пара стремится к бесконечности так, что в процессе расширения отбирается весь пар (а не частично) и затем вновь возвращается в турбину, КПД такого регенеративного цикла стремится к значению КПД цикла Карно. Для иллюстрации сказанного в качестве рабочего тела паровой турбины следует взять насыщенный пар, а температурный перепад в подогревателях б(см.'рис.
133) между греющим паром и нагреваемым конденсатом принять равным нулю. Ступенчатая линия 1-2-3-4-3-6 (рис. 135, а) представляет собою линию расширения пара в трубине и отдачу теплоты в подогревателях. Пл. б'54321' определяет удельную теплоту, израсходованную иа подогрев питательной воды в подогревателях. Зз счет отбора теплоты от расширяющегося пара можно в пределе получить конечную темпера. туру подогрева воды, равную температуре насыщения (точка 8). Тог333 да по. 7'788' окажется равной пл. 6'64821' и вода будет в парогенератор поступать практически в кипящем состоянии. Линия расширения пара 1-2-8-4-6-6 в зТ-диаграмме (рис. 135, а) в пределе при больпюм числе ступеней отбора может быть заменена плавной кривой (рис.
135, б), эквидистантпой нижней пограничной кривой. В этом случае площадь цикла 1-6-7-8-1 (см. рис. 135, 6) можно представить в виде равенства 1„= пл 1678 = пл. !9!08 — пл..196 — пл. 8107. Так как линии (процессы) 1-6 и 7-8 эквидистантны,' то пл, 196 = пл. 8107 и тогда пл. 1678 = пл.
!9108, то есть площадь регенеративного цикла становится в этом случае равной площади цикла Карно (рису $35, в). Таким образом, за счет регенерации можно получить цикл, равноэко- В) Т 8) Т 7' 8' !' !' б. ' 7" 8' 8'1' з. 8' Рис. 135. Регенеративиыд пиал аа зг-диаграмме с подогревом питательиой воды всем паром, прокодяпгим через турбину: п — пауки птбарами таплотм ит пара; б — раанпаканимнчмме циклу Карно: а — цикл Кариа т номичный циклу Карно. Однако следует отметить, что повышение КПД цикла Ренкина за счет роста температуры питательной воды происходит не моното(уно и при определенном значении температуры имеет максимум. Дальнейший ее рост может привести к падению бз)г регенеративного цикла и при определенном значении температуры Вгу1т становится равным нулю, т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
