Паровые теплосиловые установки с циклом Ренкина

 

Цикл Ренкина в перегретом паре – основной цикл паровых теплосиловых установок, так как дает существенное повышение термического КПД.

Отличие от цикла Ренкина в насыщенном паре состоит в том, что сухой насыщенный пар из котла поступает не в паровую турбину, а в пароперегреватель – элемент конструкции котлоагрегата. На рис.1.11 приведена схема такой паросиловой установки

 

Рис.1.11 Схема паровой теплосиловой установки, работающей по циклу Ренкина в перегретом паре:

КА – котлоагрегат;

ПК – паровой котел;

Э – экономайзер;

ПП – пароперегреватель;

ПТ – паровая турбина;

ЭГ – электрогенератор;

К – конденсатор;

ЦН – циркуляционный насос;

ПН – питательный насос.

 

В парогенераторе ПП за счет теплоты сжигаемого топлива происходит перегрев при  до температуры , превышающей температуру насыщения  для давления . За счет повышения средней температуры теплоподвода повышается термический КПД

Рис.1.13 Цикл Ренкина в перегретом             паре на диаграмме

Рис.1.12 Цикл Ренкина в перегретом паре

            на диаграмме  

 

Рис.1.14 Цикл Ренкина в перегретом паре на диаграмме

 

Давление пара в котле, включая экономайзер и пароперегреватель, достигает значений 9,8…13,8 МПа. Современные конструкционные материалы допускают работу при температуре535…650 .

Давление на выходе из турбины  может достигать значений 0,003…0,0035 МПа, при соответствующих температурах насыщения =25…35 . Такие турбины называются конденсационными.

 

Работа питательного насоса и турбины в цикле Ренкина

Для термодеформационных систем первое начало термодинамики в энтальпийной форме имеет следующий вид:

                                                         (1.5)

где  - полезная (располагаемая) работа

Примечание:

По физическому смыслу  - это работа, которая может быть передана другой системе, что отличает ее от абсолютной работы

Рис.1.15 иллюстрирует отличие  от , на примере произвольного процесса 1-2. Из рис.1.15 следует, что

или

где  - «работа проталкивания»

Рис.1.15 Адиабатная и полезная работа произвольного процесса 1-2.

 

Уравнение (1.5), для адиабатного процесса принимает вид:

или                                                                                                                 (1.6)

Тогда для адиабатного сжатия жидкости в питательном насосе (процесс 3-4 на рис 1.7, 1.8, 1.12, 1.13, 1.14) из уравнения (1.6) можно записать:

При  из рис.1.12 можно записать еще одно уравнение для :

Знак минус в этом уравнении объясняется правилом знаков для работы: работа сжатия для системы считается отрицательной.

Работа привода питательного насоса  противоположна по знаку , откуда

                                                                                                                   (1.7)

или                                                                                                                    (1.8)

полезная работа пара в турбине (процесс 1-2 на рис.1.12, 1.13, 1.14) из уравнения (1.6) запишется как

Так как удельная работа турбины противоположна по знаку , то

                                                                                                                           (1.9)