16. Теплоэлектропроизводящие установки.

Классификация.

1. Водогрейные котлы для отопления и горячего водоснабжения.

а) малой производительности до 3 Гкал/ч, работающие под наддувом до 0.7 Кпа с вентилятором без дымососа (ВК, КСВА, НИКА, КБНГ, КВГ и др.)

б) малой производительности до 3 Гкал/ч, с разряжением до 0.1 Кпа. (Факел, НИИСТУ, Универсал, ТГ и др.)

в) средней производительности до 10 Гкал/ч, с разряжением до 0.1 Кпа (КВЖ, ТВТ, ДЕВ)

г) большой производительности до 100 Гкал/ч (ПТВМ, КВГМ)

2. Промышленные котельные по выработке насыщенного или перегретого пара для технологических нужд и систем отопления с производительностью до 75 Г/час (до 50 мВт) типов ДЕ, ДКВР, К, БКЗ, БЭМ, КПЖ, БГМ.

3. Котельные цеха тепловых электростанций (ТЭС), теплоэлектроцентралей (ТЭЦ).

П ринципиальная тепловая схема ТЭС, работающая по циклу Ренкина:

1 – парогенератор; 2 – турбина; 3 – электрогенератор; 4 – конденсатор; 5 – насос.

КС- камера сгорания,

К - компрессор

П оказан цикл Ренкина на перегретом паре в р, -диаграммах, состоящий из следующих процессов: изобара 4—5—6—1 — нагрев, испа­рение воды и перегрев пара в парогене­раторе за счет подводимой теплоты сго­рания топлива q₁;

адиабата 1—2 — расширение пара в турбине с совершений полезной внешней работы l_a^т;

изобара 2—3 — конденсация отработанного пара с отводом теплоты q₂ охлаждающей водой;

адиабата 3—4 — сжатие конденсата питательным насосом до первоначального давления в парогенераторе с затратой подводимой извне работы l_а^н…

Цикл ГТУ.

З аменив сгорание топлива изобарным подводом теплоты (линия 2—3 на рис., а охлаждение выброшенных в атмосферу продуктов сгорания — изобарным отводом теп­лоты (линия 4—1), получим цикл га­зотурбинной установки 1—2—3—4.

Полезная работа l_ц изображается в p,v-диаграмме площадью, заключен­ной внутри контура цикла (площадь 1-2—3—4). На рис. 2.11, а видно, что полезная работа равна разности между технической работой, полученной в турбине (площадь цикла 6—3—4—5), и технической работой, затраченной на привод компрессора (площадь 6—2—1—5.)

Схема парогазовой установки. 1 – компрессор; 2 – камера сгорания; 3 – газовая турбина; 4 и 10 – генераторы электрического тока; 5 – котлоагрегат; 6 - подогреватель; 7 – насос; 8 – конденсатор; 9 – паровая турбина.

_{Тепло отработавших газов не отдается бесполезно окружающей среде, а отдается питательной воде – преимущ.}

Поршневые двигатели внутреннего сгорания.

Цикл со смешанным подводом теплоты — цикл Тринклера.

Этот цикл характерен для бескомпрессорных дизелей с механическим распыливанием горючего, внутренним смесеобразованием и са­мовоспламенением от сжатого до высокой температуры воздуха. Горючее (жидкое топливо) подается с помощью особого плун­жерного насоса под давлением в несколько сотен бар через форсунку. На рис. процесс 1—2 представляет собой адиабатное сжатие воздуха; 2—3' — подвод теплоты при постоянном объеме (быстрое сгорание порции хоро­шо подготовленной смеси в «предкамере» или иным спосо­бом); З'—З — подвод теплоты при постоянном давлении (сгорание горючей смеси по мере поступления в камеру сгорания); 4 — адиабатное расширение продуктов сгорания (в основном газа СО₂ и пара Н₂О); 4— 1 отвод теплоты (выпуск газа). Рассмотренные процессы являются идеальным циклом бескомпрессорных дизелей

Термический КПД цикла

Отношение объема в начале сжатия к объему в конце сжатия называется степенью сжатия, .

Отношение объема в конце подвода теплоты к объему в начале подвода теплоты называется степенью предварительного расшире­ния, = V₃/V₂.

Отношение давления в конце подвода теплоты к давлению в начале подвода теплоты называется степенью повышения давле­ния,

Цикл с подводом теплоты при постоянном давлении — цикл Дизеля.

Э то цикл характерен для компрессорных дизелей — ДВС тяжелого топлива (дизельного, солярового масла и др.) с внут­ренним (в цилиндре) смесеобразованием и самовоспламенением горючего от сжатого до высокой температуры воздуха. Горючее распыляется воздухом, подаваемым в цилиндр специ­альным компрессором. Из-за больших габаритов и массы комп­рессорные дизели применяются только на некоторых судах и в качестве стационарных установок электростанций.

Процесс 1—2 представляет собой адиабатное сжатие рабочего тела (в реальном двигателе — воздуха); 2—3 — подвод теплоты при постоянном давлении (постепенное горение по мере впрыскивания горючего); 3—4 — адиабатное расширение рабочего тела (в основном СО₂ и паров Н₂О); 4—1 — отвод тепло­ты при постоянном объеме (выпуск отработавших газов).

Основными параметрами характеристики цикла являются: ; ; ;

Цикл с подводом теплоты при постоянном объеме — цикл Отто.

Э тот цикл характерен для бензиновых ДВС с внешним смесеоб­разованием в карбюраторе и принудительным искровым зажиганием горючей смеси. Их называют карбюраторными двигателями и применяют главным образом на автотранспорте (особенно легковом).

Процесс 1—2 представляет собой адиабатное сжатие рабочего тела (смесь бензина с возду­хом); 2—3 — подвод теплоты при постоянном объеме (быстрое сгорание смеси, зажигаемой электрической искрой); 3—4 —расширение рабочего тела или рабочий ход (расширяются продук­ты сгорания, в основном СО₂ и пары Н₂О); 4—1 — отвод теплоты в окружающую среду (выпуск в атмосферу отработавших в цилиндре газов).

Основными параметрами характеристики цикла являются: ; =1; .

Термический КПД определяется обычным способом:

.