3. Расчет характеристик цикла

Рассчитываются следующие характеристики:

термический КПД: ; (1)

удельный расход пара на единицу работы: . (2)

Исследование цикла

Исследуем влияние начального давления перегретого пара, тем­пературы перегретого пара t₁ и давления конца расширения на основ­ные показатели цикла: , d₀ и х₂ . Для этого дополнительно рассчитаем перечисленные характеристики цикла при =0,75 и = 1,25 при постоянных (исходных) значениях t₁ и, Затем про­ведем аналогичные расчеты при и при постоянных значения и и, наконец, определим = 0,75 и =1,25 при постоянных значениях и t₁. Результаты занесем в табл. 3.

Таблица 3

Результаты исследования цикла ПСУ

Характеристики цикла	Постоянные параметры ( из табл.2)
	t1 и		и			t1 ,и
	Переменные параметры и их значения
			t1^′
	бар		^0С			бар
	0,369	0,334	0,378	0,334	0,353		0,356
d0 , кг/(кДж)	0,000885	0,000962	0,000784	0,00104	0,000926		0,000905
х2	0,81	0,87	0,89	0,805	0,855		0,825

Используя полученные данные, построим графики в зависимости от с соблюдением масштабов.

Рис. 4. Значение термического КПД в зависимости от давления

Рис. 5. Значение удельного расхода пара в зависимости от давления

Рис. 6. Значение степени сухости на выходе из турбины в зависимости от давления

Рис. 7. Значение термического КПД в зависимости от температуры

Рис. 8. Значение удельного расхода пара в зависимости от температуры

Рис. 9. Значение степени сухости на выходе из турбины в зависимости от температуры

Рис. 11. Значение термического КПД в зависимости от давления

Рис. 10. Значение удельного расхода пара в зависимости от давления

Рис. 12. Значение степени сухости на выходе из турбины в зависимости от давления

Анализ термического КПД цикла Ренкина показывает, что термический КПД паросиловой установки возрастает при увеличении начального давления p₁ и начальной температуры пара t₁ (рис.4, 7).

При увеличении температуры пара на выходе из котлоагрегата (давление пара не изменяется) увеличивается h₁. Если остальные энтальпии, входящие в выражение (1), неизменны, то, как следует из (1), увеличение температуры пара на выходе из котлоагрегата сопровождается ростом η_t.

При увеличении давления пара на выходе из котлоагрегата (температура перегретого пара не изменяется) уменьшается h₁ . Если остальные энтальпии, входящие в выражение (1), неизменны, то, как следует из (1), увеличение давления перегретого пара на выходе из котлоагрегата сопровождается уменьшением η_t. Следовательно, давление на выходе котлоагрегата целесообразно повышать только с целью увеличения температуры пара.

Заключение

Термический КПД цикла Ренкина не превышает 50%. В реальных установках доля полезной использованной теплоты еще меньше из-за потерь, связанных с внутренней необратимостью процессов. В связи с этим были предложены другие способы повышения тепловой эффективности паросиловых установок.

Рис. 13. Схема паросиловой установки с промежуточным пароперегревателем

Одним из таких способов является промежуточный перегрев пара (рис. 13). Здесь пар перегревается в пароперегревателе 2 парогенератора 1 и подаётся в цилиндр высокого давления 3, в котором находятся ступени турбины, рассчитанные на пар с высоким давлением. В цилиндре высокого давления пар производит механическую работу, его давление и температура снижаются. Из цилиндра высокого давления пар направляют в промежуточный пароперегреватель 4, где его температуру повышают, передавая ему некоторое количество тепла q₁’. Из промежуточного пароперегревателя пар направляют в цилиндр низкого давления 5, где он производит механическую работу, снижая своё давление и температуру до давления и температуры конденсатора 7. Из конденсатора насосом 8 конденсат подаётся в парогенератор. Цилиндры низкого и высокого давления находятся на одном валу с электрогенератором 6.

Количество тепла q₂ отдаваемое паром в конденсаторе, остаётся постоянным, а количество тепла q₁, сообщаемое пару в котлоагрегате увеличивается на q₁’, подводимое к пару в промежуточном пароперегревателе. Термический КПД паросиловой установки с промежуточным пароперегревателем выше, чем у паросиловой установки без промежуточного пароперегревателя. Увеличение термического КПД в этом случае не превышает 2-3%.

Более эффективным способом повышения термического КПД паросиловой установки является применение схем регенеративного подогрева питательной воды (рис. 14).

Рис. 14. Схема паросиловой установки с промежуточным пароперегревателем и регенеративным подогревом питательной воды

Для получения такой схемы устанавливают подогреватель питательной воды 9 и организуют дополнительный отбор пара. Например, из цилиндра низкого давления. В этом случае пар, отбираемый на подогрев питательной воды, не отдает тепло в конденсаторе, и количество теплоты, теряемой в конденсаторе, уменьшается на некоторую величину q₂’. Термический КПД паросиловой установки повышается. Однако, в связи с тем, что часть пара, направляемого на подогрев питательной воды, не производит механическую работу на последующих ступенях турбины, мощность отдаваемая турбиной электрогенератору в этом случае снижается.

Регенеративный подогрев питательной воды позволяет увеличить термический КПД паросиловой установки процентов на 10-12.