КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Циклы паротурбинных установок. Циклы Ренкина на насыщенном и перегретом паре
За основной цикл в паротурбинной установке принят идеальный цикл Ренкина. В этом цикле осуществляется полная конденсация рабочего тела в конденсаторе, вследствие чего вместо громоздкого малоэффективного компрессора для подачи воды в котел применяют питательный водяной насос, который имеет малые габариты и высокий КПД. При сравнительно небольшой мощности, потребляемой насосом, потери в нем оказываются малыми па сравнению с общей мощностью паротурбинной установки. Кроме того, в цикле Ренкина возможно применение перегретого пара, что позволяет повысить среднеинтегральную температуру подвода теплоты и тем самым увеличить термический КПД цикла. На рис. 1.28.1 изображен идеальный цикл Ренкина в – диаграмме. Точка 4 характеризует состояние кипящей воды в котле при давлении . Линия 4-5 изображает процесс парообразования в котле; Рис.1.28.1 Рис.1.28.2
затем пар подсушивается в перегревателе – процесс 5-6, 6-1 – процесс перегрева пара в перегревателе при давлении . Полученный пар по адиабате 1-2 расширяется в цилиндре парового двигателя до давления в конденсаторе. В процессе 2-2' пар полностью конденсируется до состояния кипящей жидкости при давлении , отдавая теплоту парообразования охлаждающей воде. Процесс сжатия воды 2'-3 осуществляется в насосе; получающееся при этом повышение температуры воды ничтожно мало, и им в исследованиях при давлениях до 3,0 – 4,0 МПа пренебрегают. Линия 3-4 изображает изменение объема воды при нагревании от температуры в конденсаторе до температуры кипения. Работа насоса изображается заштрихованной пл. 032'7. Энтальпия пара при выходе из перегревателя в точке 1 равна и на – диаграмме (рис. 1.28.2) изображается пл. 92'34617109. Энтальпия пара при входе в конденсатор в точке 2 равна и на –диаграмме изображается пл. 92'27109. Энтальпия воды при выходе из конденсатора в точке 2' равна и на – диаграмме изображается пл. 92'8109. Полезная работа пара в цикле Ренкина изображается на – диаграмме пл. 2'346122'. Если в цикле Ренкина учитывать работу насоса, то процесс адиабатного сжатия воды в нем представится на – диаграмме (рис. 1.29.2) адиабатой 2'-3, а изобара 3-4 соответствует нагреванию воды в котле при давлении до соответствующей температуры кипения. Термический КПД цикла Ренкина определи по уравнению Удельное количество теплоты в цикле подводится при в процессах 3-4 (подогрев воды до температуры кипения), 4-6 (парообразование) и 6-1 (перегрев пара) (рис. 1.29.2) и равно разности энтальпий начальной и конечной точек процесса: Это удельное количество теплоты изображается на – диаграмме пл. 82'346178. Отвод удельного количества теплоты осуществляется в конденсаторе по изобаре 2-2', следовательно, Отводимая теплота изображается на – диаграмме пл. 2'2782' Термический КПД цикла Ренкина определяем по уравнению (1.28.1) Термический КПД цикла может быть также получен по уравнению где – полезная работа цикла. Полезная работа цикла равна работе паровой турбины без работы, затраченной на привод насоса. Работа паровой турбины равна уменьшению энтальпии в процессе 1-2 и изображается пл, 12701 [см. рис. 1.28.1, 1.28.2]: При адиабатном сжатии воды в насосе и подаче ее в котел затрачивается работа . Тогда , отсюда КПД цикла Ренкина Учитывая, что вода практически несжимаема, уравнение (1.28.1) можно представить в ином виде. При адиабатном сжатии воды в насосе и v=const. где – удельный объём воды при давлении . Работа на привод насоса изображается на рv – диаграмме пл. 032'70 [см. рис. 29.1]. Заменив в уравнении (29.1) разность на , получим но , поэтому (1.28.2) В таком виде уравнение для термического КПД цикла Ренкина применяется в технических расчетах. Рис. 1.28.3 На рис. 1.28.3 изображен цикл Ренкина в – диаграмме. Точка 1 характеризует состояние перегретого пара при входе в паровую турбину, точка 2 – состояние влажного пара при входе в конденсатор или состояние отработавшего пара при выходе из турбины; точка 2' – состояние кипящей воды на выходе из конденсатора; точка 3 – состояние воды при выходе из насоса при давлении в котле; точка 4 – состояние кипящей воды при давлении в котле точка 5 – состояние влажного пара при выходе из котла; точка 6 – состояние сухого насыщенного пара в пароперегревателе. В этой диаграмме расстояние по ординате между точками 1 и 2 соответствует адиабатному расширению пара в паровой турбине. Расстояние по ординате между точками 2 и 2' изображает количество теплоты, отводимое в конденсаторе при . Расстояние по ординате между точками 2 и 3 – количество теплоты, затраченное на сжатие воды в насосе до давления в котле. Расстояние по ординате между точками 3 и 4 соответствует количеству теплоты, затраченному на подогрев воды до температуры котла. Расстояние по ординате между точками 4 и 5 изображает количество теплоты, затраченное на получение влажного пара в котле со степенью сухости . Расстояние по ординате между точками 5 и 6, 6 и 1 определяет количество теплоты, затраченное на подсушку влажного пара и перегрев сухого пара в пароперегревателе при давлении в котле . Таким образом, удельное количество теплоты подведенное к воде в этом цикле, определяется расстоянием по ординате между точками 1 и 3, а отведенное – между точками 2 и 2'. Применение – диаграммы значительно облегчает расчеты термодинамических процессов и циклов, так как количества теплоты в этой диаграмме изображаются отрезками прямых линий по ординате между начальными и конечными точками процессов. Напомним, что при невысоких давлениях в расчетах цикла Ренкина делают следующие допущения: не учитывают повышения температуры воды при адиабатном сжатии в насосе (практически точки 3 и 2' в – диаграмме сливаются); полагают, что изобары жидкости сливаются с пограничной кривой жидкости вследствие того, что удельный объем воды весьма мал по сравнению с объемом пара; пренебрегают работой насоса. Поэтому цикл Ренкина с учетом этих допущений принимает вид, изображенный на рис. 1.28.4, а термический КПД паротурбинного цикла определяется по приближенной формуле (1.28.3)
Рис.1.28.4
Термический КПД цикла Ренкина равен отношению адиабатного теплопадения к энтальпии перегретого пара минус энтальпия кипящей воды при давлении в конденсаторе и вычисляется по таблицам или по – диаграмме водяного пара. При расчетах паротурбинных установок и отдельных элементов в ней требуется знание удельного расхода пара, обычно обозначаемого . Теоретический удельный расход пара в килограммах на 1 МДж составляет , где и – энтальпия, кДж/кг. Теоретический удельный расход пара в килограммах на 1 кВт∙ч определяется по формуле . Потери от необратимого расширения пара в двигателе учитывается внутренним относительным КПД турбины , где – энтальпия в конце действительного расширения пара в турбине. Потери от необратимости, уменьшая полезную работу, увеличивают удельный расход пара:
Раздел 2. Теплообменные процессы.
Дата добавления: 2014-01-06; Просмотров: 1155; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |