Документ: Лескин С.Т., Слободчук В.И., Шелегов А.С., Кашин Д.Ю. Теплотехнические основы производства электроэнергии и тепла на АЭС, страницы 31-35

Материал: Лескин С.Т., Слободчук В.И., Шелегов А.С., Кашин Д.Ю. Теплотехнические основы производства электроэнергии и тепла на АЭС

Смотрите также:

Количество теплоты, отводимое от одного килограмма рабочего тела в «холодном источнике», обозначим через q1.

Рис. 3.5. Расширение рабочего тела в турбине (к определению КПД)

H a = h0 − ha – удельный располагаемый теплоперепад (или

адиабатный теплоперепад, или удельная располагаемая внутренняя работа турбины, ωа).

Итак, реальный процесс – это не h0-a, и даже не h01-b, а h01-c. Точка d смещена по отношению к точке с из-за так называемых

потерь с выходной скоростью.

Термический КПД цикла – это величина ηt :

η =	q0 − q1	=	Ha	=	ωa	.	(3.4)

t	q0		q0		q0

Совершенство проточной части турбоустановки характеризуется величиной ηT :

η	T	=	Hi′	=	h01	− hc	.	(3.5)
			H ′		h
						− h
			a	01		b

Потери с выходной скоростью характеризуются своим КПД:

ηвых =	Hi	=	h01 − hd	.	(3.6)
	Hi′
			h01 − hc

31

где ωe

Внутренний относительный КПД турбины η0i – это отноше-

ние действительного теплоперепада к располагаемому теплоперепаду:

η	0i	=	Hi	= η	д	η	η	вых	.	(3.7)

			Ha				t

Внутренний абсолютный КПД турбины ηi определяется следующим образом:

η =	H
	i	,	(3.8)

i	q0

где Hi = Hi (1− ψпрот ) – теплоперепад в турбине с учетом протечек,

ηi = η0i ηt (1− ψпрот ) .					(3.9)
Относительный эффективный КПД турбины
η	0e	=	ωe	,	(3.10)

			ωa

– удельная эффективная работа на валу турбины, удельная располагаемая внутренняя работа турбины.

ωe = ωi ηмех , где ηмех – КПД механических потерь, а ωi Абсолютный эффективный КПД турбины

η	e	=	ωe	= η	0i	η	(1− ψ	прот	) η	мех	.

			q0				t

Относительный электрический КПД ТУ

η0э = ωэ , ωa

ωa –

= Hi .

(3.11)

(3.12)

где ωэ – удельная энергия, снимаемая с шин электрогенератора,

ωэ =ωe ηГ ,	(3.13)
η0э = η0i (1− ψпрот ) ηмех ηГ .	(3.14)

32

Здесь ηГ – КПД, учитывающий потери в электрогенераторе. Абсолютный электрический КПД турбоустановки

η

э

=

ωэ

= η

0i

η

(1−ψ

прот

) η

мех

η

Г

.

(3.15)

q0

t

Если же говорить о КПД станции, то надо учесть также и потери в реакторе, ПГ, трубопроводах и т.д., т.е.

ηбрАЭС = ηэ ηР ηПГ ηТРI ηТРII .

(3.16)

Это так называемый КПД АЭС брутто, т.е. без учета затрат электрической энергии на собственные нужды. Если учитывать расход электрической энергии на собственные нужды, то абсолютный электрический КПД нетто турбоустановки запишется следующим образом:

ηнеттоэ	= ηэ −	ωс.н.	,	(3.17)

		q0

где ωс.н. – удельный расход энергии на собственные нужды. Для АЭС КПД нетто записывается так:

ηнеттоАЭС = ηнеттоэ ηР ηПГ ηТРI ηТРII .

(3.18)

Оценка тепловой экономичности проводится также по удельному расходу теплоты и пара на турбоустановку.

Удельный расход теплоты на турбоустановку – это величина

q =	3600	.	(3.19)

	ηэ

Здесь размерность q	кДж
		.

	кВт ч

Удельный расход пара на турбоустановку d0 – количество пара, которое надо подвести к турбине, чтобы выработать 1 кВт ч энергии. Определяется следующим образом:

d0 =	q	=	3600			,	кг		(3.20)
								.
	q		η	э	q		кВт ч
0					0

33

3.5. Показатели тепловой экономичности АТЭЦ

АТЭЦ вырабатывает электроэнергию и одновременно через сетевые подогреватели отпускает тепло потребителю. Эффективность работы также определяется величинами КПД и удельного расхода тепла. Для определения показателей, характеризующих тепловую экономичность процесса производства электроэнергии и тепла, необходимо общий расход по станции в целом разделить на доли, затрачиваемые на производство отдельных видов энергии. Из общего количества тепла Q0, подводимого к турбоустановке, на долю теплового потребления приходится вся теплота, отпускаемая из отборов, – как полезно отдаваемая потребителю, так и потери.

Потери учитываются коэффициентом ηТП . Оставшееся тепло идет

Так как за счет работы пара, идущего тепловому потребителю, врабатывается некоторое количество электроэнергии WЭ.ТП, то для оценки эффективности работы АТЭЦ рассматривается дополнительно показатель – удельная выработка электроэнергии на тепло-

вом потреблении: ЭТП = WЭ.ТП . Чем выше ЭТП, тем выгоднее при-

QТП

менять комбинированное производство тепла и электроэнергии. Кроме этого, для характеристики АТЭЦ вводится еще один по-

казатель – коэффициент недовыработки электроэнергии паром отбора. Смысл этого коэффициента станет более понятным из следующего примера. Сравним работу двух турбоустановок одинаковой электрической мощности Nэ: конденсационной (К), предназначенной только для выработки электроэнергии, и теплофикационной (ТК), предназначенной для выработки электроэнергии и отпуска тепла потребителю. Пар, поступающий на теплофикационную турбину, не весь попадает затем в конденсатор. Часть его с энтальпией

34

hП отбирается тепловому потребителю. На турбоустановку типа К расход пара можно оценить так:

G0	=		NЭ				,	(3.22)
		(h	− h ) η		η
К				М		Г
		0	K

где h0 и hК – энтальпия пара перед турбиной и после нее, соответственно, ηМ , ηГ – КПД, учитывающие механические потери и по-

тери в генераторе.

При наличии расхода GП на тепловой потребитель при неизменном расходе на ТУ выработанная электроэнергия уменьшится на величину NЭ:

NЭ = GП (hП − hК ) ηM ηГ .

(3.23)

Для того чтобы все же получить ту самую мощность NЭ, надо на

турбину типа ТК увеличить расход пара на величину

G :

G =

NЭ

=

hП − hК

G .

(3.24)

(h0 − hК) ηM ηГ

h0 − hK

П

Тогда при работе на мощности NЭ на турбину типа ТК расход пара

G

= G0 +

G =

ТК

K

(3.25)

=

NЭ

+ hП − hK G

= G0

+ G

Y.

(h0 − hK) ηM ηГ

П

K

П

h0 − hK

Величина

Y =

hП − hK

называется

коэффициентом

недовыра-

h − h

0

K

ботки электроэнергии паром отбора. Эта величина удобна при расчете некоторых параметров. Например, для турбины типа ТК расход пара в конденсатор будет следующим:

GK = GTK − GП = GK0 + Y GП − GП = GK0 − (1− Y ) GП . (3.26)

Уменьшение расхода пара в конденсатор, а следовательно, и уменьшение потерь тепла в конденсаторе, при наличии теплофикационного отбора будет следующим:

GK = GK0 − GK = (1− Y ) GП ,

35

на выработку э/э: QЭ = Q0 − QПТ .

КПД турбоустановки АТЭЦ по

выработке электроэнергии