Зависимость тепловой экономичности конденсационных установок от начальных параметров пара.

Обычно на КЭС применяется перегретый пар, и так же применяется сухой насыщенный пар. Повышение начальных параметров приводит к повышению работоспособности 1 кг пара и повышению тепловой экономичности КЭС.

Дальнейшее повышение параметров пара приведет к некоторому повышению тепловой экономичности КЭС, но резко возрастает стоимость оборудования КЭС, тк нужно использовать другие марки стали. Дешевле построить парогазовую установку, при этом резко повысить тепловую экономичность станции.

На КЭС применяется цикл Ренкина.

1-2 – идеальный процесс расширения пара в турбине

2-3 – процесс конденсации отработавшего пара в конденсаторе

3-4 – адиабатное сжатие конденсата в питательном насосе

4-5-1 – процесс образования свежего пара

Q 1 – подводиться в процессе 4-5-1 (Q 1= площади фигуры под линией подвода теплоты)

Q 2 – отводиться в процессе 2-3 (Q 2= площади фигуры под линией 2-3)

– средняя температура подвода теплоты в цикле

– фигура. Площадь АВСД=площадь фигуры под циклом.

– средняя температура отвода теплоты в цикле.

Запишем кпд через средние температуры → чем меньше средняя температура отвода теплоты и чем больше средняя температура подвода, тем больше кпд.

Понижение температуры конденсации зависит от температуры воды, охлаждающей конденсатор.

Рассмотрим как зависит средняя температура воды от давления свежего пара.

При повышении давления температура испарения повышается и изменение энтропии уменьшается.

В основном происходит повышение средней температуры подвода теплоты. В близи ктритической точки К происходит снижение средней температуры подвода теплоты, следовательно термический кпд циклаРенкина как показывают расчеты при росте давления сначала растет (до р≈ 17МПа), а при дальнейшем повышении давления (17МПа< р< 22, 1МПа) кпд снижается.

Из TS диаграммы видно, что при повышении р и температуры сухого насыщенного пара повышает влажность отработавшего параэто ухудшает условия в турбине.

1- Цикл Ренкина без перегрева

2- Цикл Ренкина с перегревом

Рассмотрим цикл Ренкина с обычным перегревом

1-2 расширение перегретого пара в турбине

2-3 процесс конденсации

3-4 сжатие конденсата в насосе

4-5-6-1 процесс нагрева воды до кипения, испарение и перегрева пара.

Из диаграммы видно, что обычный перегрев пара всегда повышает среднюю температуру подвода теплоты в цикле.

Q 1= площади фигуры под 4-5-6-1.

Тк – не изменяется.

Таким образом обычный перегрев всегда приводит к повышению термического кпд цикла Ренкина.

Чем выше температура свежего пара, тем ниже влажность отработанного пара.

Рассмотрим кпд турбоустановки η _ту=η _t*η _oi*η _эм

η _oi зависит от начальных параметров пара. При повышении начальной температуры свежего пара, понижается плотность пара, понижается трение, понижается влажность отработанного пара в турбине все это благоприятно отражается на η _oi → повышается η _ту

при повышении давления свежего пара, повышается плотность, трение увеличивается, повышается конечная влажность пара → понижается η _ту.

таким образом при повышении начальных параметров пара тепловая экономичность установки обычно возрастает, за исключением околокритической области водяного пара. Термодинамический эффективно одновременно повышать и температуру и давление.

При повышении начального давления можно значительно повысить мощность ТУ