*§7 Середньоінтегральна температура (стор. 252)

Для порівняння будьяких циклів з циклом Карно з метою оцінки ефективності довільного циклу широко використовують поняття середньоінтегральної температу-ри , яка дорівнює відношенню кількості теплоти, яка бере участь у процесі, до зміни ентропії робочого тіла в даному процесі.

Для термодинамічного процесу 1-2 се-редньоінтегральна температура дорівнює:

(2)

У Тs-діаграмі середньоінтегральна те-мпература дорівнює висоті прямокутника 3-4-5-6, площа якого дорівнює площі 1-2-5-6 під кривою процесу 1-2.

Оскільки , а , то підставляючи ці значення в (2), отримаємо:

.

§8 Еквівалентний цикл Карно (стор. 253-254)

Будь-який довільний ідеальний (оборо-тний) цикл ABCD, в якому підведення та відведення теплоти проходить під час змінних температур, можна замінити еквівалентним циклом Карно 1-2-3-4, в якому максимальна температура , тобто середньоінтегральна температура процесу АВС, – середньоінтегральна температура процесу CDA. У еквівалентному циклі кількість теплоти , що підводиться до робочого тіла, а також зміна ентропії відповідно до-рівнюють цим величинам у циклі ABCD. Тоді:

;

.

Термічний ККД довільного циклу , який дорівнює термічному ККД еквівален-тного циклу , визначається:

.

З цієї формули випливає, що термічний ККД довільного оборотного циклу визнача-ється виключно середньоінтегральними те-мпературами робочого тіла в процесах під-ведення і відведення теплоти в циклі. Та-ким чином, еквівалентний цикл Карно – це умовний цикл Карно, який в інтервалі середньоінтегральних температур робочого тіла довільного циклу має ефективність, рі-вну ефективності довільного оборотного ци-клу.

§9 Еталонний цикл Карно (стор.254)

Для оцінки ефективності довільного оборотного циклу важливе значення має поняття еталонного циклу. Еталонний цикл – це умовний цикл Карно, що прохо-дить в інтервалі максимальної і мініма-льної температур робочого тіла у довіль-ному циклі. На рисунку еталонним є цикл 1`-2`-3`-4`.

Термічний ККД еталонного циклу дорі-внює:

;

оскільки , а , то:

.

Таким чином, термічний ККД еталон-ного циклу показує максимально можливу ефективність використання теплоти для отримання роботи в будь-якому оборотному циклі, який проходить в даному інтервалі температур.

*§10 Регенеративний цикл паросилової установки (стор. 332-337)

Підведення теплоти в циклі Карно про-ходить в ізотермічних процесах, а в циклі Ренкіна частково теплота підводиться в ізо-барних процесах. Цим пояснюється більш високе значення термічного ККД циклу Карно порівняно з циклом Ренкіна, якщо ці цикли виконуються в однаковому інтервалі температур.

Якщо ізобарного перегріву пари не мо-жна уникнути, то підігрів води можна про-водити за рахунок теплоти пари, яка відби-рається з парової турбіни. Такий спосіб пі-дігріву води називають регенеративним, а цикл, в якому використовується такий ме-тод підігріву води, називають регенератив-ним циклом. У регенеративних циклах се-редня температура підводу теплоти від зов-нішнього джерела до робочого тіла вища, ніж у звичайного циклу Ренкіна, що приз-водить до підвищення ККД.

****

1 – паровий котел;

2 – пароперегрівач;

3 – парова турбіна;

4 – конденсатор;

5 – насос;

6 – підігрівники.

У регенеративному циклі конденсат, який має температуру , підігріває-ться в підігрівниках парою, яка ві-дбирається з проміжних ступенів турбіни. Виконуючи ступінчастий підігрів води за рахунок ступінчастого відбору теплоти па-ри в процесі її розширення, можна реалізу-вати ідею регенеративного циклу Карно, як це вказано на рисунку для частини цик-лу в області насиченої пари.

Збільшуючи кількість відборів до нескі-нченності, можна процес розширення наб-лизити до кривої, яка буде еквідистантна кривій процесу підігріву води 9-10. Проте на практиці це реалізувати неможливо.

Зображення регенеративного циклу ду-же умовне, так як в окремих процесах бере участь різна кількість пари: до першого ві-дбору І кг, з початком відборів все менша та менша кількість. Через турбіну прохо-дить не вся пара. З кожного кілограма па-ри, яка поступає в парову турбіну, відбира-ється: кг в першому підігрівнику з ентальпією , тиском та температурою ; кг в другому підігрівнику з ентальпі-єю , тиском та температурою ; кг у третьому підігрівнику з ентальпією , тиском та температурою . Відводиться в конденсатор кг пари з ентальпією , тиском та температурою .

Тоді .

1-2-3-4-5-6-7-8 – процес розширення па-ри в турбіні та відведення теплоти з відіб-раною парою;

1-2, 3-4, 5-6, 7-8 – процеси розширення;

2-3, 4-5, 6-7 – процеси віддачі теплоти парою в підігрівниках 6.

Кількість теплоти, яка передана таким чином визначається площею 2-в-д-7-6-5-4-3-2. Цю теплоту бере конденсат, який після конденсатора насосом 5 послідовно прока-чується через три підігрівника та нагріває-ться до температури пари першого відбору і має ентальпію живільної води . Корисна робота 1 кг пари в ідеальній турбіні з регенерацією менша за роботу в циклі Ренкіна на величину, яка еквівалентна теплоті, що зображується площею 2`-8-7-6-5-4-3-2.

Корисна робота 1 кг пари в регенерати-вному циклі визначається як сума робіт від потоків пари, які проходять через турбіну:

;

;

.

Термічний ККД регенеративного циклу визначається за загальною формулою:

.

Ентальпію пари в місцях отбору зручно визначати з hs-діаграми.

Адіабату розширення пари в турбіні проводять між початковим станом пари пе-ред турбіною та кінцевим станом в конден-саторі. У місцях перетину цієї адіабати з ізобарами значень тисків пари в місцях от-бору знаходять точки відповідних значень ентальпій.

*Термічний ККД циклу паросилової ус-тановки збільшується на 10..14% за раху-нок використання регенерації для підігріву води. При регенерації зменшуються прохід-ні перерізи між лопатками в останній сту-пені турбіни за рахунок зменшення кілько-сті пари, яка проходить через цю ступінь. Це призводить до зменшення габаритів ту-рбіни.

У зв'язку з підвищенням середньої тем-ператури робочого тіла, за рахунок підви-щення початкової його температури при регенеративному підігріві води, зменшує-ться різниця температур між гарячими га-зами та робочим тілом, що призводить до зменшення необоротності процесу передачі теплоти в паровому котлі від гарячих газів до води.