Л.18.29 11*§2 Схема та робочий процес паросилової установки – цикл Ренкіна (стор. 320-329)

1 – паровий котел;

2 – топка парового котла;

3 – пароперегрівник;

4 – парова турбіна;

5 – електричний генератор;

6 – конденсатор;

7 – насос.

Перевагою є можливість використання будь-якого палива: рідкого, твердого, газо-подібного. Паливо потрапляє в топку 2 па-рового котла 1 де згоряє і утворюються продукти згоряння з температурою у залежності від типу палива. Гаря-чі гази обігрівають поверхню нагріву паро-вого котла, яка являє собою пучки труб: у трубах вода і пароводяна суміш,а зовні гарячі гази.

Циркуляція води

Процес руху води в контурі котла нази-вається природною циркуляцією, яка про-ходить під дією різниці густин різних об’є-мів води. Із парового котла виходить наси-чена пара з достатньо високою ступінню су-хості і поступає в пароперегрівник 3, де ізобарно перегрівається. Перегріта пара з параметрами і поступає в парову тур-біну, де спочатку проходить через сопло, потім поступає на лопатки турбіни. Обер-таються диски турбіни, вал турбіни, з яким зв’язаний ротор електричного генератора. Обертається ротор, і індуктується електрик-чний трьохфазний струм. Пара після турбі-ни поступає в конденсатор 6. Тиск пари складає в межах 0.04 бар, а . У конденсаторі пара конденсується в ізобарно-ізотермічному процесі. Конденсатор являє собою кожухотрубний теплообмінний апарат. У конденсаторі пара охолоджується водою. Установки, які працюють за цією схемою, називаються тепловими електричними станціями (ТЕС). ТЕС виробляє тільки електричну енергію. Розглянемо рv-діаграму циклу Ренкіна.

Точка а – початковий стан робочого ті-ла – кипляча вода;

а-1’’ – пароутворення в паровому котлі;

1``-1 – перегрів пари у пароперегрівни-ку, ізобарний процес;

1-2 – адіабатне розширення робочого ті-ла в турбіні;

2-3 – конденсація пари в конденсаторі;

3-а – підвищення тиску в насосі 7.

Ефективність цієї установки характери-зується термічним ККД:

; за Тs-діаграмою

;

.

Лекція 20. 11.12.. Термічний ккд циклу Ренкіна

У pv-діаграмі площа (а-1-2-3) являє собою роботу цикла.

;

;

;

;

;

;

;

;

.

Розглянемо hs-діаграму.

Треба знати три величини: .

;

;

,

– тепловий перепад.

.

Станції, які працюють за циклом Ренкі-на, називаються тепловими електрични-ми станціями (ТЕС). Причина такого не-великого ККД цих установок полягає в то-му, що втрачається велика кількість тепло-ти під час конденсації пари в конденсаторі. У цих установках теоретичний теплопере-пад не отримується, тому що є втрати на подолання тертя. Тобто, в турбіні протіка-ють необоротні процеси. Необоротність реа-льних процесів враховується введенням рі-зних ККД:

1. Внутрішній відносний ККД ;

2. Механічний ККД ;

3. ККД електрогенератора .

Кількість пари, необхідної для виробле-ння певної кількості електричної енергії, визначається з рівняння енергетичного ба-лансу, який для теоретичного циклу має вигляд:

, де

– витрати пари в ;

– теоретична питома робота турбіни, ;

– потужність електричного генера-тора, .

Дійсні цикли протікають необоротно через наявність тертя в різних частинах турбіни, на подолання якого витрачається частина роботи турбіни. Під час цього збільшується ентропія пари в кінцевому її стані, і тим самим збільшується ентальпія самої пари з до . Точка знаходиться наступним чином:

;

.

Тоді стане менше.

.

Абсолютний внутрішній ККД турбіни дорівнює відношенню корисної теплоти у дійсному процесі до теплоти, яка витра-чається в циклі. З урахуванням необорот-ності циклу рівняння енергетичного балан-су має вигляд:

.

Тоді – витрата пари буде дорівнював-ти:

;

;

.

Витрата пари, необхідної для вироблен-ня одного кВт електричної енергії, дорів-нює:

.

Витрата палива визначається за рівнянням теплового балансу у котельному агре-гаті:

,

– це витрата палива, – для твер-дого і рідкого палива і – для газоподіб-ного;

– це теплота спалювання однієї кі-лькісної одиниці палива, або ;

– ККД котлоагрегата;

– кількість пари, яка отримується, ;

– це теплота, яка витрачається для отримання 1 кг пари.

.

Витрата палива на вироблення 1 кВт енергії:

, або .

Оскільки теплота згоряння палива залежить від виду палива, у розрахунках використовують поняття умовне паливо, для якого .

Л.19.6.12