Теплотехника - Чечеткин А.В.
Скачать (прямая ссылка):
На рис. 1.66 в координатах р, V, Т, Б и к, з представлен цикл Ренкина, по которому работает современная паросиловая установка. Процесс
92
Рис. 1.66. Графическое изображение цикла Реикина в координатах р, и; Т, а и /», з
2-2' представляет собой процесс превращения отработавшего в паровой турбине пара в конденсат, линия 2-е — процесс адиабатного сжатия, а практически (вследствие ничтожной сжимаемости воды) изохорного повышения давления от р2 до ри линия Ьй — процесс изобарного нагрева воды в парогенераторе, линия йс — процесс парообразования в нем, линия с-1 — изобарный процесс перегрева пара в пароперегревателе, линия 1-2 — процесс адиабатного расширения пара в турбине. На рис. 1.66, а пл.тПп представляет собой располагаемую работу или техническую работу турбины, пл. Ь2'пт — техническую работу насоса, а их разность — пл. Ы22' — работу цикла, которая передается электрогенератору. В соответствии с обозначениями на рис. 1.66 термический к. п. д. цикла Реикина
А_ - *'урб ~ _ (^1 - \г2) — - Ы2) А/г - у (рх - р2)
С1х ~ <?1 - Ьь {кг - И'2) - V (рА - р2)'
(1.272)
так как Ьь — Ы2 = х> (рх — р2) или 1гь = Н2 + у(рх — р2). Если пренебречь технической работой насоса }\ъ — 1г'2 вследствие ее малости по сравнению с технической работой турбины и теплотой q\ — Ъу — кь, то формула (1.272) примет вид
т1р = ДЛ/(Й1-Л'2). (1.273)
Эта формула используется нами в дальнейшем анализе паросиловых циклов.
В формулах (1.272) и (1.273) разность кх - Ъ2 обозначена А/1 и называется теплопадением в турбине.
Л,
93
Реальный адиабатный процесс истечения в сопловом аппарате турбины протекает с возрастанием энтропии, вследствие чего действительное тепло падение Д/гд < А/г (рис. 1.67), а следовательно, термический к. п. д. цикла при необратимом процессе в турбине Г)," = Д/;л/(/г1 — /?',) будет меньше, чем при обратимом т)" = Д/гД/и — /г'2). Отношение Г|р к г)р называют внутренним относительным к. п. д. цикла и обозначают его так:
Степенью термодинамического совершенства цикла Ренкина является отношение термического к. п. д. к к. п. д. цикла Карно, взятого в том же интервале температур нагревателя и холодильника. Это отношение называют относительным термическим к. п. д. цикла Ренкина и обозначают Т}0(.
Рассмотрим влияние начальных параметров пара Рх и Тх, а также конечного давления р2 на к. и. д. цикла Ренкина. Как видно из рис. 1.68, увеличение начального давления (при неизменных Т\ и Т2) повышает термический и относительный термический к. п. д. цикла Ренкина, так как при этом увеличивается средняя температура, при которой в цикле подводится теплота (вследствие увеличения температуры насыщения с ростом давления) и возрастает степень заполнения площади аЪсйа, равной qn цикла Карно, площадью (1етЪсс1, равной цп цикла Ренкина. Однако, как видно из этого рисунка, с увеличением рх расширение пара в турбине переходит в область влажных паров, что увеличивает необратимость и, как следствие этого, внутренний относительный к. п. д. цикла Ренкина падает. При увеличении начальной температуры пара Тх (при неизменных рх и р2), как это видно из рис. 1.69, повышается термический к. п. д. цикла Ренкина (вследствие увеличения средней температуры, при которой в цикле подводится теплота), повышается внутренний относительный к. п. д. и одновременно понижается относительный термический к. п. д., так как степень заполнения площади цикла Карно площадью цикла Ренкина при этом уменьшается.
Лог = Лр/Лр = А/їд/А/і.
(1.274)
Т
к
5
Рис. 1.67. Изображение теоретического и действительного тепло-падения в паровой турбине в координатах А, з
Рис. 1.68. Графическое изображение влияния начального давления на к. п. д. цикла Ренкина в координатах Т, $
94
Как видно из рис. 1.70, понижение конечного давления р2 (при неизменных рх и Тх) повышает термический к. п. д. цикла Ренкина, поскольку в области влажных паров это сопровождается понижением температуры Г2, а следовательно, расширяется температурный интервал цикла. Из этого же рисунка видно, что понижение р2 увеличивает степень заполнения площади цикла Карно площадью цикла Ренкина, вследствие чего относительный термический к. п. д. цикла Ренкина увеличивается. Однако с понижением р2 расширение пара в турбине спускается в область влажных паров, следовательно, необратимость этого процесса возрастает, и поэтому внутренний относительный к. п. д. цикла Ренкина уменьшается. Из этого анализа следует, что одновременное повышение начальных параметров пара и понижение его конечного давления повышает степень термодинамического совершенства цикла Ренкина. Обычно давление пара в конденсаторе р2 — 0,003...0,005 МПа.
Цикл паросиловой установки с промежуточным перегревом пара. На рис. 1.71 приведена принципиальная схема паросиловой установки с промежуточным перегревом пара, а на рис. 1.72, а, 6 изображен цикл, по которому она работает. Как видно из этих рисунков, здесь вместо расширения пара в турбине до недопустимой малой степени сухости (х2 < 0,8)*, осуществляющегося в цикле без промежуточного перегрева пара, достигается допустимая степень сухости х2 ^ 0,8 при том же конечном давлении р2. В первой секции турбины происходит расширение пара до некоторого промежуточного давления ра, после чего он поступает во второй пароперегреватель 2, где за счет теплоты дымовых газов, выходящих из первого пароперегревателя 1, он снова перегревается при постоянном давлении ра до температуры га. После этого пар поступает во вторую секцию турбины, где он расширяется до заданного конечного р2 давления в области допустимой влажности паров.
