Термодинамические особенности работы циклов и ТЭС - Курс лекций

Так, термический КПД цикла при изменении начальных давления (от 10 МПА до 23,5 МПА) и температуры (от 500 до 565°С), а также давления в конденсаторе (от 4 до 0 КПА) может изменяться от 0,43 до 0,48. Настоящие лекционные материалы представляют термодинамические особенности работы циклов и ТЭС. Здесь представлены идеальный цикл, процесс расширения пара в турбине и действительный цикл Ренкина, реализуемый в ТЭУ (теплоэнергтеиечкой установке). Во втором разделе показано влияние параметров пара на КПД идеального цикла. В пятом разделе представлена термодинамическая эффективность промежуточного перегрева пара, в шестом - термодинамическая эффективность регенеративного подогрева питательной воды. термодинамический турбина конденсатор давлениеНа этой диаграмме линия 3-4 означает адиабатное сжатие в специальном компрессоре сильно увлажненного пара до его полной конденсации, 4-1 - испарение воды в котле, 1-2 - адиабатное расширение пара в турбине, 2-3 - частичную конденсацию пара в специальном конденсаторе. Следовательно, полезная теоретическая внешняя работа где h1 - h2 = Lрасш - полезная теоретическая работа, производимая 1 кг пара при его адиабатном расширении в турбине; h4 - h3 = Lсж - теоретически затрачиваемая работа на сжатие 1 кг влажного пара в компрессоре. На этой диаграмме показаны: а"а - процесс адиабатного сжатия воды в питательном насосе; АЬ - процесс нагрева воды в котле до температуры кипения; dc - испарение воды в котле; cd - перегрев пара в перегревателе; de - изоэнтропийное расширение пара в турбине; еа" - конденсация отработавшего пара в конденсаторе. Следовательно, все количество теплоты q1, переданное 1 кг воды и пара, целиком идет на повышение энтальпии рабочего тела от энтальпии питательной воды hп в до энтальпии свежего пара h0 и равно их разности: Это количество теплоты в T,s-диаграмме изображается площадью фигуры 1abcd21. Эту теплоту можно определить как разность энтальпии отработавшего пара при изоэнтропийном расширении его в турбине hk1 и конденсата h"к (в идеальном цикле Ренкина): Полезная теоретическая работа, осуществляемая 1 кг пара, равна разности между подведенной и отведенной теплотой: Разность энтальпий h0 _ hkt представляет собой работу, производимую 1 кг пара в идеальной турбине.При этом для большей наглядности целесообразно заменить цикл Ренкина эквивалентным циклом Карно. Отвод же теплоты в конденсаторе в зоне влажного пара в этом цикле, как и в цикле Карно, происходит при постоянной температуре Тк (линия ed). Следовательно, чтобы заменить цикл Ренкина эквивалентным циклом Карно, достаточно переменную температуру Т на участке подвода теплоты заменить эквивалентной постоянной температурой Тэ (см. рис. Если при неизменных температурах отработавшего Тк и свежего T0 пара повысить начальное давление пара р0, то вследствие повышения температуры насыщения возрастет эквивалентная температура подвода теплоты от Тэ до Тэ1 (рис. Повышение начального давления пара р0 при заданной температуре t0 и неизменном конечном давлении рк, как видно из Т, s-диаграммы и h, s-диаграммы вызывает увеличение его конечной влажности, которая, как будет показано в гл.Температура насыщения отработавшего пара обычно находится из равенства где t в - температура охлаждающей воды при входе в конденсатор; ?t - нагрев охлаждающей воды в конденсаторе; ?t - разность температур насыщения пара ТК и охлаждающей воды на выходе из конденсатора t2в, или так называемый температурный напор. Нагрев охлаждающей воды ?t определяется из уравнения теплового баланса конденсатора: где т - кратность охлаждения, равная отношению расхода охлаждающей воды к расходу конденсирующегося пара; hk-h"к - разность энтальпий отработавшего пара и его конденсата, т.е. скрытая теплота парообразования; для конденсационных турбин hk-h"к= 2200 ... Однако увеличение кратности охлаждения повышает расход энергии на циркуляционные насосы, подающие охлаждающую воду в конденсатор, а достигаемое при этом понижение давления в конденсаторе требует увеличения проходных сечений и размеров последних ступеней турбины, что связано с ее удорожанием. Поэтому кратность охлаждения обычно выбирается в пределах от 50 до 90, чему соответствует нагрев охлаждающей воды в конденсаторе ?t от 11 до 6 °С. Температурный напор ?t зависит от нагрузки поверхности конденсатора, равной количеству пара, конденсирующегося на 1 м2 поверхности в единицу времени, от чистоты этой поверхности, воздушной плотности и температуры охлаждающей воды.В конденсационной паровой турбине отработавший пар поступает в конденсатор, где он конденсируется и отдает скрытую теплоту парообразования охлаждающей воде. Эта теплота, составляющая 55-65% подведенной в котле теплоты, бесполезно теряется, так как температура охлаждающей воды на выходе из конденсатора лишь незначительно (на 10-15 °С) превышает атмосферную.