Материал: 1150

1.3.Паросиловые установки

1.3.1.Цикл паросиловой установки – цикл Ренкина

Паросиловая установка (рис. 1.11, а) работает следующим образом. Питательная вода из резервуара 1 насосом 2 подается в экономайзер 3, где происходит ее подогрев уходящими из парового котла 4 газами.

в) г)

Рис. 1.11. Теоретический цикл паросиловой установки – цикл Ренкина: а – принципиальная схема установки; б - г – теоретические циклы в диаграммах: 1 – резервуар питательной воды; 2 – насос питательной воды; 3 – экономайзер; 4 – паровой котел; 5 – пароперегреватель; 6 – паровая турбина; 7 – электрогенератор; 8 – конденсатор; 9 – насос конденсатный; 10 – насос охлаждающей воды

В котле-парогенераторе происходит парообразование, затем отсепарированный с небольшой влажностью пар поступает в пароперегреватель 5, откуда перегретый пар подается к паровой турбине 6 (поршневые паровые машины уже почти не применяются). Работа

20

расширения в турбине используется для привода генератора 7 электрического тока и частично на работу насосов.

Отработавший в турбине пар охлаждается в конденсаторе 8, превращается в жидкую воду – конденсат, подаваемый насосом 9 в резервуар питательной воды 1. Насос 10 предназначен для подачи охлаждающей воды.

Теоретический цикл такой установки с турбиной называется циклом Ренкина, а с поршневой расширительной машиной (поршневой машиной) – циклом Майера.

Рассмотрим цикл Ренкина в термодинамических диаграммах р

(рис. 1.11, б), Т s (рис. 11, в) и h s (рис. 1.11, г).

Процесс 3-4 – подача воды насосом в котел; 4-5 – подогрев воды в котле до кипения; 5-6 – образование пара в котле; 6-1 – перегрев насыщенного пара в пароперегревателе; 1-2 – расширение перегретого пара в турбине (совершение работы); 2-3 – конденсация пара.

Количество теплоты, подаваемой в изобарном процессе 4-5-6-1 нагрева воды, парообразования и перегрева

q1 = h1 – h3,

где h3 – энтальпия конденсата, подаваемого в котел.

Количество теплоты, отводимой в изобарном процессе 2-3 конденсации пара,

q2 = h2 – h3.

Полезная работа, совершаемая в турбине,

l = q1 – q2 = (h1 – h3) – (h2 – h3) = h1 – h2.

Термический КПД цикла Ренкина

КПД t увеличивается с увеличение h1 и уменьшением h2, т.е. с увеличением начальных параметров пара р1 и t1 и уменьшением конечных р2 и t2 (рис. 1.12).

Конечные параметры пара связаны между собой, так как пар в этой области влажный.

Увеличение t1 ограничивается жаропрочностью материалов, увеличение р1 – допустимой степенью влажности пара в конце расшире-

21

стью. Другой путь – приближение его конфигурации к конфигурации цикла Карно за счет регенерации теплоты, промежуточного перегрева пара между ступенями турбины, применение бинарных циклов. Третий путь – комбинированная выработка механической энергии (преобразующейся на электростанциях в электричество) и теплоты для технологических нужд промышленности и отопления, осуществляемая на теплоэлектростанциях (ТЭЦ). В теплофикационных турбоустановках конденсатор исключается вообще или же давление в нем повышается до 30-60 МПа.

1.3.2. Цикл паротурбинной установки с регенерацией

24