Розрахунок термічного коефіцієнта корисної дії регенеративного циклу паротурбінної установки (стр. 2 из 5)

1.3 Цикл Ренкіна

Теоретичним циклом паротурбінних установок є цикл– Ренкіна. Його основна відмінність від циклу Карно полягає в тому, що в конденсаторі здійснюється повна конденсація пари, що надходить з турбіни. У зв'язку з цим замість громіздкого компресора застосовується більш компактний насос, в якій внаслідок малої стисливості води витрачається робота у багато разів менше, ніж у компресорі. У паротурбінних установках електростанцій, що працюють по циклу Ренкіна, замість насиченої пари застосовують перегріту, що забезпечує відмінкові умови роботи турбіни і більш високі значення ККД установки.

На рис. 3 зображений теоретичний цикл Ренкіна. для

перегрітої пари в координатах (схема установки на рис. 1). Внаслідок малої стисливості води процес в насосі зображується ізохорами причому точка а знаходиться лівіше нижньої прикордонної кривої. Робота стиснення в насосі зображується площадкою , яка заштрихована на діаграмі.

Рис. 3,4. Цикл Ренкіна для перегрітої пари в

і –діаграмах

Ізобаричний процес

здійснюється в парогенераторі, причому ділянка відповідає підігріву води до кипіння, ділянка – пароутворення і ділянка – перегріву пари в пароперегрівачі.

Процес

є адіабатного розширення пари в турбіні, а чинена робота є наявна робота, вона дорівнює різниці ентальпій – зображується площею 1234, а корисна робота пари в циклі зображується площею

Ізобарно-ізотермічний процес

протікає в конденсаторі, де відпрацював пар повністю конденсується; стан конденсату визначається точкою , яка знаходиться на нижній прикордонної кривої.

Зобразимо цикл Ренкіна в координатах

як це показано на рис. 4. Тут точка а суміщена з точкою , тому що при стисканні води в насосі її температура і ентропія практично не змінюються, а ізобар підігріву води співпадає з нижньою прикордонної кривою. У цій діаграмі окремі площі зображують: пл. – ентальпію перегрітого пара стану 1; пл. – ентальпію відпрацьованої пари стану 2 при вході в конденсатор і₂; пл. — ентальпію конденсата стану після конденсатора Теплота сообщенная пари в парогенераторі по ізобару , зображується пл. і визначаєтьсязарівнянням

(3)

Теплота

віддана охолоджуючі воді в конденсаторі по ізобарі 2–2', зображується пл. і визначається за рівнянням

(4)

При низьких і середніх початкових тисках пари робота насоса незначна і зазвичай її не беруть до уваги, тому термічний ККД циклу Ренкіна можна знайти за рівнянням

або остаточно

(5)

Отже, робота

пари, зображувана пл. дорівнює різниці ентальпій адіабатного розширення пари в турбіні

(6)

Крім термічного ККД при різних теплових розрахунків визначають питома витрата пари і теплоти на одиницю роботи.

В паросилових установках, як одиниця роботи використовується позасистемна одиниця кіловат годину

тепловий еквівалент якого дорівнює Тому при вимірюванні ентальпії пари в питома витрата її в можна визначити за рівнянням

(7)

а питома витрата теплоти в

– за формулою

(8)

При вимірюванніентальпії пари в

відповідноотримаємо:

в

(9)

і в

(10)

де

– тепловий еквівалент

Дійсний процесс розширення пари внаслідок тертя в соплах і на лопатках турбіни та інших внутрішніх втрат є незворотнім процесом і супроводжується збільшенням ентропії. Робота тертя переходить в теплоту, яка передається парі, і її ентальпія в кінцевому стані зростає. Адіабатний процес зображується лінією

а дійсний процес – похилій лінією яка є умовним графіком цього процесу. Дійсна робота пари дорівнює:

а теоретична

Причому

Ставлення дійсної роботи

до теоретичної характеризує внутрішні втрати в турбіні, називається внутрішнім відносним ККД і позначається

(11)

Ставлення дійсної роботи пари в турбіні до підведення тепла

називається абсолютним внутрішнім ККД і позначається причому

(12)