32.Паросиловые установки. Перегрев пара. Термический кпд. Удельный расход пара.
ПАРОСИЛОВАЯ УСТАНОВКА - преобразует теплоту сжигаемого топлива в механическую работу при помощи пара. Включает паровой котел и паровой двигатель (турбину или машину).
Преобразование энергии органического или ядерного топлива в механическую при помощи водяного пара осуществляется в паровых силовых установках (п. с. у.), которые являются базой современной крупной энергетики.
В паровом котле 1 вода превращается в перегретый пар с параметрами p1, t1, i1, который по паропроводу поступает в турбину 2, где происходит его адиабатное расширение до давления p2 с совершением технической работы, приводящей во вращательное движение ротор электрического генератора 3. Затем пар поступает в конденсатор 4, который представляет собой трубчатый теплообменник. Внутренняя поверхность трубок конденсатора охлаждается циркулирующей водой.
В конденсаторе при помощи охлаждающей воды от пара отнимается теплота парообразования и пар переходит при постоянных давлении р2 и температуре t2 в жидкость, которая с помощью насоса 5 подаётся в паровой котёл 1. В дальнейшем цикл повторяется.
Перегретый пар
Как только жидкость полностью преобразуется в пар при температуре насыщения, соответствующей существующему давлению пара, ее температуру можно увеличить, если передать пару дополнительную энергию. Энергия поднимает внутреннюю кинетическую энергию молекул пара и его температуру. Всякий раз, когда температура пара поднимается выше температуры насыщения, получается насыщенный пар. В таком состоянии его называют перегретым паром. Энергия, которую добавляют пару для повышения его температуры выше температуры насыщения, называется теплотой перегрева.
Перегрев пара — это процесс с участием сухой теплоты, так как тепловая энергия изменяет его температуру, а не состояние.
Прежде чем перегреть пар, его необходимо отвести от жидкости, так как жидкость в смеси жидкости и пара поглощает теплоту. Следовательно, пар и жидкость остаются при температуре насыщения в процессе передачи скрытой теплоты. Если пар отвести от поверхности жидкости, его можно перегреть, используя другой источник энергии.
Перегрев используется в холодильных системах для того, чтобы не допустить попадания жидкого хладагента в компрессор, где он может повредить клапаны и поршни. Перегрев также используют в паровых котлах для передачи большего количества тепловой энергии каждой единице массы пара.
ТЕРМИЧЕСКИЙ КПД — безразмерная величина, применяемая в технической термодинамике и теплотехнике для хар-ки степени совершенства преобразования энергии в прямом круговом процессе - цикле теплового двигателя. Т. кпд nt цикла равен отношению работы А, совершаемой за цикл рабочим телом, к теплоте Q2, получается при этом рабочим телом от нагревателей (теплоотдатчиков): nt = A/Q1. Согласно второму началу термодинамики, Т. кпд любого цикла nt < 1. Наибольший Т. кпд в заданном диапазоне температур рабочего тела имеет Карно цикл.
Удельный расход пара - Расход свежего пара, отнесенный к сумме мощностей турбогенератора и турбопривода питательного насоса.