16.7. Контрольные вопросы
1. Почему для ПТУ используется цикл Ренкина и какие у него преимущества по сравнению с циклом Карно на влажном насыщенном паре ?
2. Какие процессы осуществляются в каждом из элементов простой ПТУ (паровом котле, турбине, конденсаторе, насосе) и какое их назначение ?
3. Какие показатели характеризуют тепловую экономичность цикла ПТУ ?
4. Какое влияние оказывает начальное давление ро на тепловую экономичность цикла ПТУ ?
5. Какое влияние оказывает начальная температура tо на тепловую экономичность цикла ПТУ ?
7. Какое влияние оказывает конечное давление рк на тепловую экономичность цикла ПТУ ?
8. Что такое сопряженные параметры ро и tо для цикла ПТУ ?
9. Для чего применяется вторичный перегрев пара в цикле ПТУ ?
10. Докажите, что цикл ПТУ с отборами пара из турбины на регенеративные подогреватели имеет больший термический КПД, чем простой цикл ПТУ.
11. При каких значениях давлений отборов пара ПТУ на регенеративные подогреватели не увеличивается ее КПД ?
12. Поясните методику определения оптимальных давлений отборов пара из турбины на регенеративные подогреватели.
13. Поясните, какая из схем возврата конденсата из регенеративного подогревателя поверхностного типа в цикл ПТУ термодинамически более экономична.
14. Какие бывают типы теплофикационных ПТУ ?
15. Какие недостатки и достоинства у противодавленческих ПТУ?
16. Почему для оценки тепловой экономичности теплофикационных ПТУ кроме КПД ввели показатель выработки электрической энергии на тепловом потреблении ?
17. Какие особенности имеет цикл ПТУ для АЭС, работающей на влажном насыщенном водяном паре ?
18. С какой целью применяются сепаратор и пароперегреватель в ПТУ АЭС, работающих на влажном насыщенном водяном паре ?
19. Какие достоинства и недостатки у двухконтурной схемы АЭС, работающей на влажном насыщенном водяном паре, по сравнению с аналогичной одноконтурной АЭС ?
20. Какие достоинства и недостатки у двухконтурной схемы ПТУ АЭС с высокотемпературным газовым реактором ?
21. Какие достоинства и недостатки у трехконтурной схемы АЭС с реактором на быстрых нейтронах и теплоносителем в виде жидкого натрия ?
17. Циклы парогазовых установок
Использование паровых и газовых турбин в едином парогазовом (ПГУ) цикле позволяет взаимно компенсировать недостатки ПТУ и ГТУ и сохранить их достоинства [2]. КПД ПГУ значительно выше КПД автономно работающих ПТУ и ГТУ. Схем ПГУ много, поэтому остановимся на рассмотрении только основных циклов ПГУ.
17.1. Цикл пгу с котлом-утилизатором
Простейшим из циклов ПГУ является цикл с котлом-утилизатором (ПГУ с КУ). Схема и цикл в T,s- диаграмме ПГУ с КУ представлены на рис. 17.1 и 17.2.
Газы, выходящие из газовой турбины ГТУ, поступают в котел-утилизатор ПТУ, где за счет их изобарного охлаждения нагревается вода и получается пар для паровой турбины. В КУ нет сжигания топлива, топливо сжигается только в камере сгорания ГТУ.
Соотношение расходов газов, выходящих из ГТУ (G), и водяного пара в ПТУ (D) в данной схеме находится в строгом соответствии, определяемом тепловым балансом котла-утилизатора (расход газового рабочего тела принимается равным расходу воздуха):
.
(17.1)
В выражении (17.1) повышение энтальпии в насосе ПТУ не учитывается.
Для расчета таких схем в удельных величинах вводится удельный расход газов ГТУ на 1 кг водяного пара ПТУ
.
(17.2)
В соответствии с величиной dг, т.е. для 1 кг водяного рабочего тела и dг кг газового рабочего тела, строится цикл ПГУ в T,s- диаграмме и выполняется его расчет в удельных величинах.
Удельная теплота, подведенная к рабочему телу, в ПГУ с КУ соответствует процессу 2-3 и рассчитывается как
.
(17.3)
Удельная теплота, отведенная от рабочих тел, в данном цикле соответствует процессам: 5-1 (для газа) и в-с (для водяного пара). Она рассчитывается как сумма
,
(17.4)
где q2г и q2п – удельные потери теплоты в газовом и паровом контурах соответственно.
Удельная работа газового цикла
,
(17.5)
где iк и iгт – удельные работы компрессора и газовой турбины.
Удельная работа парового цикла (без учета работы насоса)
.
(17.6)
Удельная работа цикла ПГУ определяется как сумма работ ГТУ и ПТУ
.
(17.7)
Внутренний абсолютный КПД ПГУ с КУ определяется обычным образом:
.
(17.8)