![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Схема паротурбинной установки (ПТУ) и цикл Ренкина
На рис. 9.8, 9.9, 9.10 представлены схемы паротурбинной установки (ПТУ) и обратимый цикл в p-v- и T-s- диаграммах (цикл Ренкина). Обозначения: ПК - паровой котел; ПП - пароперегреватель; ЭТ - экранные (испарительные) трубы парового котла; ВЭ - водяной экономайзер; Т - паровая турбина; К - конденсатор, охлаждаемый водой; Н - насос; Теплота, подводимая к воде и водяному пару в паровом котле (в процессах: 3-4- нагрев воды до кипения, 4-5-испарение воды, 5-1 - перегрев пара)
Отводится теплота от водяного пара в процессе его конденсации (2-2¢)
Работа, получаемая в турбине, является внешней работой адиабатного процесса расширения 1-2
Работа, затрачиваемая на сжатие конденсата в насосе, с учетом того, что процесс сжатия является адиабатным (dq = 0) и одновременно изохорным
Полезная работа обратимого цикла (площадь цикла в p-v- и T-s- диаграммах)
Термический КПД обратимого цикла Ренкина вычисляется по формулам:
Анализ формул (9.9)-(9.12) показывает, что термический КПД зависит от трех параметров (p1, t1, p2), он увеличивается с повышением давления p1 в паровом котле, с увеличением температуры перегрева пара t1 и с уменьшением давления p2 в конденсаторе. В современных мощных паротурбинных установках применяются параметры пара p1 = 235...240 бар, t1 = 535...565 0С, p2 = 0, 03...0, 05 бар
На практике этот цикл не осуществляется, прежде всего, потому, что в реальном цикле, вследствие потерь на привод компрессора, затрачивалась бы большая часть мощности, вырабатываемой турбиной. Экономичнее конденсировать пар полностью, а затем насосом увеличить давление воды от p2 до p1 в процессе 2¢ -3. Кроме того, процесс расширения сухого насыщенного пара в турбине (5- b) связан с большими потерями на трение, вследствие существенного уменьшения степени сухости в процессе расширения, т.е. увеличения содержания воды в паре. Поэтому в паротурбинных установках применяют перегрев пара в трубах пароперегревателя парового котла. В этом случае процесс расширения 1-2 сдвигается в область перегретого пара, уменьшаются потери на трение при течении пара в проточной части турбины.
На рис. 9.13 представлен действительный цикл Ренкина 1-2 д -2¢ (без учета затраты работы на насос): 1-2 д – необратимый адиабатный процесс расширения пара в турбине (s2д > s1); 1-2 – обратимый адиабатный процесс расширения (s2 = s1).
Термический КПД характеризует термодинамическое совершенство обратимого цикла 1-2-2¢:
где N, Вт - мощность обратимого цикла, G, кг/с – расход пара, Q1, Вт – тепловая мощность парового котла. Относительное термодинамическое совершенство действительного цикла по сравнению с обратимым характеризует внутренний относительный КПД цикла
где Ni = liG – внутренняя мощность (мощность действительного цикла). Потери тепла в паровом котле (от химического и механического недожога топлива, от теплообмена с окружающей средой, с уходящими газами и др.) характеризуются КПД парового котла
где q¢, Дж/кг – теплота, выделившаяся при сгорании топлива, отнесенная к Механические потери (потери на трение между деталями, затрата энергии на привод масляного насоса, осуществляющего смазку) характеризуются механическим КПД
где Ne = leG – эффективная мощность (на валу турбины), le - эффективная работа. Все потери в ПТУ (без учета потребителя энергии) характеризуются эффективным КПД
Справедливость (9.17) легко проверить, если подставить значения всех КПД. Механические и электрические потери в генераторе электрического тока учитываются КПД генератора
где lЭ, NЭ = lЭ .G – соответственно электрическая работа и электрическая мощность. Все потери в энергетической паротурбинной установке, вырабатывающей электрическую энергию, учитываются электрическим КПД
Пределы изменения приведенных выше КПД следующие:
Система коэффициентов полезного действия позволяет рассчитать составляющие уравнения теплового баланса
Для паротурбинной установки с циклом Ренкина
потери тепла в паровом котле
потери тепла в конденсаторе
механические потери в турбине
потери в электрогенераторе
|