С учётом внутренних потерь

Как уже говорилось выше (см. с. 30), внутренние потери связаны с необратимостью процессов изменения состояния рабочего тела в цикле, что приводит к " деформации" цикла в диаграмме T–s по отношению к исходному циклу без учёта потерь. Качественная картина учёта необратимости процессов изменения состояния водяного пара в цикле Ренкина изобра-жена на рис. III.15. Здесь при-няты во внимание только два вида необратимых потерь в процессах изменения состояния рабочего тела: а) потери в паро-проводе, вызванные затратами на прокачивание больших расходов пара и теплообменом с окружающей средой; б) потери в проточной части турбины, связанные с вязким трением при течении пара с большими скоростями. Действительные (необратимые) процессы в паропроводе и турбине изображены на рисунке штриховыми линиями, так как необратимые процессы в термодинамических диаграммах, строго говоря, изображены быть не могут. В этом случае можно с определённостью говорить только о начальных и конечных состояниях рабочего тела (на входе и на выходе того или иного узла установки).

Кроме перечисленных потерь имеются ещё много других внутренних потерь, связанных с течением воды и водяного пара, теплообменом рабочего тела с поверхностями, температуры которых отличны от температуры рабочего тела, и проч., однако все эти потери несущественны по сравнению с упомянутыми выше.

Учёт потерь в паропроводе и турбине осуществляется с помощью так называемых внутренних КПД паропровода и турбины , которые определяются как отношения удельной работы пара в турбине при заданном давлении в конденсаторе с учётом потерь в том или ином узле установки и удельной работы в турбине при отсутствии потерь в этом же узле. В соответствии с этим имеем (см. рис. III.15):

Численные значения этих коэффициентов определяются эмпирическим путём (т.е. экспериментально) для определённой серии узлов установки и даются в сопроводительных документах.

Если паропровод идеально теплоизолирован, то потери в нём можно рассматривать как затраты энергии потока на преодоление гидравлических сопротивлений по длине паропровода и на местных гидравлических сопротивлениях. Такие процессы с термодинамической точки зрения рассматриваются как процессы адиабатического дросселирования, в которых, как это следует из общего термодинамического анализа, энтальпия потока на выходе равняется его энтальпии на входе, т.е. . Тогда при заданном КПД паропровода из определения вычисляется энтальпия пара на выходе из «идеальной» турбины

Зная , находим значение энтальпии отработавшего пара с учётом потерь

Тогда термический КПД действительного цикла Ренкина, т.е. КПД цикла с учётом внутренних потерь, будет

Эффективный КПД энергетической паросиловой установки, определённый в как отношение активной электрической мощности N на зажимах электрогенератора (с учётом cos φ) и количества тепла, выделяющегося при сгорании топлива в парогенераторе в единицу времени, будет тогда вычисляться как произведение всех вышеперечисленных КПД, т.е.

Эффективный КПД современных паросиловых установок представляется в виде произведения КПД отдельных узлов установки и может достигать 25-ти сомножителей.

При значениях термического КПД теоретического цикла Ренкина, близких к 50%, эффективный КПД оказывается существенно ниже и может достигать 25…30%. Это обстоятельство приводит к необходимости изыскания способов повышения термического КПД цикла Ренкина без повышения параметров острого пара, которые и без того уже близки к пределам, допускающим длительную безаварийную работу станции при использовании современных конструкционных материалов.

Среди наиболее распространённых способов повышения термического КПД цикла Ренкина на современных энергетических установках используются вторичный (промежуточный) перегрев пара и регенерация с помощью отбора пара из средних ступеней турбины. Рассмотрим каждый из этих способов в отдельности.