Система кпд цикла пту

Эффективность энергетических преобразований в ПТУ теплоты, подведенной к рабочему телу в паровом котле Q₁, через мощности: W_т – теоретическую, W_тi – внутреннюю турбины, W_е – эффективную на валу турбины в W_э – электрическую мощность генератора характеризует система КПД:

, (16.14)

где – термический КПД,

–внутренний относительный КПД турбины,

–механический КПД турбины,

–электрический КПД генератора.

Удельные расходы пара и теплоты на выработанный киловаттчас электрической работы ПТУ определяются как

, (16.15)

. (16.16)

Электрическая мощность ПТУ W_э и расход пара на турбину D определяются соотношением

. (16.17)

16.2. Цикл пту с вторичным перегревом пара

Схематическое изображение цикла ПТУ с вторичным перегревом приведено на рис. 16.5. Вторичный перегрев пара позволяет увеличить КПД цикла и снизить влажность пара на выходе из части низкого давления турбины (ЧНД).

Изображение необратимого цикла ПТУ с вторичным перегревом пара в h,s- диаграмме показано на рис.16.6.

Энтальпия пара на выходе из ЧВД турбины (на входе в ВПП) обозначена как h_вп’, а на выходе из ВПП (на входе в ЧНД турбины) – как h_вп”. Температура пара на выходе из ВПП обозначена как t_вп. В данном цикле t_вп= t_о, в общем случае они могут быть неодинаковыми. Остальные обозначения аналогичны простому циклу ПТУ.

Необратимость процессов расширения пара в турбине характеризуется внутренними относительными КПД частей высокого и низкого давления турбины – _oi^чвд и _oi^чнд:

; (16.18)

. (16.19)

Используя внутренние относительный КПД турбины и адиабатный коэффициент насоса, определяют параметры в конце необратимых адиабатных процессов 1-2’, 3-4’ и 5-6’:

;

;

.

Удельные величины теплоты рабочего тела, подведенной и отведенной в цикле ПТУ, рассчитываются как

. (16.20)

Удельная техническая работа турбины определяется как сумма работ ЧВД и ЧНД турбины:

. (16.21)

Удельная техническая работа насоса, работа цикла и внутренний абсолютный КПД определяются так же, как и в простом цикле ПТУ:

;

;

.

Внутренний абсолютный КПД ПТУ без учета работы насоса “нетто” определяется как

. (16.21)

16.3. Регенеративный цикл пту

Схема регенеративной ПТУ с тремя отборами пара на смешивающие подогреватели показана на рис. 16.7. В таких регенеративных подогревателях вода и греющий пар при постоянном давлении смешиваются, и в расчетном режиме из подогревателя выходит вода в состоянии насыщения.

При дальнейшем изложении материала будем пренебрегать технической работой всех насосов ввиду ее малой величины по сравнению с работой турбины. Условно будем считать, что все изобары в области жидкости совпадают с линией х=0. С учетом этого упрощения цикл данной ПТУ изображен в h,s- диаграмме на рис. 16.8.

Расход рабочего тела в такой схеме величина переменная. Поэтому при расчете регенеративной ПТУ на 1 кг рабочего тела вводят относительные доли расхода, взятые по отношению к полному расходу пара на турбину D: ₁=D₁/D, ₂=D₂/D, ₃=D₃/D. Здесь D₁, D₂ и D₃ –

расходы пара из отборов турбины на регенеративные подогреватели. Перед турбиной (точка 1) относительный расход пара равен 1.

Основные параметры воды и водяного пара данной схемы ПТУ имеют следующие обозначения:

р_о, t_o, h_o – давление, температура и энтальпия пара перед турбиной;

р₁, h₁, ₁, р₂, h₂, ₂, и р₃, h₃, ₃ – давления, энтальпии и доли отборов пара из первого, второго и третьего отборов турбины на регенеративные подогреватели П₁, П₂, П₃ соответственно;

р_к, h_к – давление и энтальпия пара на выходе из турбины;

сt_к’ – энтальпия насыщенной воды на выходе из конденсатора при давлении р_к;

ct₁’, ct₂’, ct₃’ – энтальпии насыщенной воды на выходе из подогревателей П₁, П₂, П₃ при давлениях р₁, р₂, р₃ соответственно;

ct_пв = ct₁’ – энтальпия питательной воды на входе в паровой котел.

Энтальпии пара в необратимом адиабатном процессе турбины рассчитываются с использованием ее внутреннего относительного КПД как

; ;

; .

Расчет долей отбора пара на смешивающий подогреватель основан на уравнении смешения пара и воды в потоке.

Начинается расчет с первого подогревателя П₁ по ходу движения пара (рис. 16.9.):

. (16.22)

Аналогичные уравнения составляются для подогревателей П₂ и П₃ в соответствии со схемами их потоков (рис.16.10 и 16.11). Решая эти уравнения, определяют доли отборов пара ₂ и ₃ :

; (16.23)

. (16.24)

Удельная теплота, подведенная и отведенная в цикле ПТУ от рабочего тела, рассчитываются как

, (16.25)

. (16.26)

Удельная техническая работа паровой турбины

. (16.27)

Внутренний абсолютный КПД регенеративного цикла ПТУ

. (16.28)