17.3. Влияние основных параметров на кпд цикла Ренкина

Исследование термического КПД цикла Ренкина при различных начальных и конечных состояниях пара позволяет сделать вывод, что с увеличением начального давления и начальной температуры пара и понижением конечного давления в конденсаторе КПД ПТУ растет.

17.3.1. Влияние начального давления пара

При увеличении начального давления пара и одном и том же конечном давлении в конденсаторе термический КПД паротурбинной установки значительно увеличивается, а удельный расход пара уменьшается. Увеличение давления с до связано с повышением температуры насыщенного пара, т. е. с повышением средней температуры подвода теплоты, это наглядно представлено в T, S-диаграмме (рис. 85). Возрастание средней температуры подвода и отвода теплоты в конденсаторе при приводит к увеличению КПД цикла. Следовательно, не начальное давление является причиной увеличения КПД паросиловой установки, а увеличение средней температуры подвода теплоты.

Рис. 85. Влияние начального давления пара в T, S-диаграмме

Рис. 86. Влияние начального давления пара в i, S-диаграмме

Из i, S-диаграммы (рис. 86) можно установить, что с увеличением начального давления пара увеличивается адиабатное теплопадение , но повышается конечная влажность пара и капли воды разрушают лопатки последних ступеней турбины. Конечная влажность пара свыше не допускается. На рис. 87 приведен график зависимости термического КПД от начального давления для цикла Ренкина при t₁ = 550 C и

Рис. 87. График зависимости _t от p₁ для цикла Ренкина

при t₁ = 550 C и p₂ = 4 кПа

17.3.2. Влияние начальной температуры пара

При повышении начальной температуры пара происходит увеличение термического КПД _t паротурбинной установки, так как увеличивается среднеинтегральная температура подвода теплоты и при этом растет адиабатное теплопадение (рис. 88).

Рис. 88. Влияние начальной температуры пара на термический КПД

Увеличение t будет более значительным, если с увеличением температуры возрастает и начальное давление пара, но уменьшается удельный расход пара. Например, при начальном давлении p1 = 2 кПа и повышении температуры с 400 до 550 С КПД цикла увеличивается с до . Если же одновременно увеличивается и давление, например до 20 кПа при тех же условиях, то КПД цикла возрастает с до .

На рис. 89 приведена зависимость термического КПД обратимого цикла Ренкина от начального давления для различных значений t₁.

На рис. 90 приведен график зависимости _t от t₁, в котором начальное давление пара p₁ = 16,7 МПа, а давление пара в конденсаторе p₂ = 4 кПа.

В настоящее время основными параметрами пара, используемого на электростанциях, являются p₁ = 24 МПа и t₁ = 565 C. Имеются установки с параметрами пара p₁ = 30 МПа и начальной температурой до t₁ = 600650 C. Дальнейшее повышение начальных параметров пара ограничивается свойствами существующих конструкционных материалов: при высоких давлениях и температурах прочностные характеристики перлитных сталей ухудшаются и их заменяют значительно более дорогими аустенитными сталями. Хотя при этом за счет повышения p₁ и t₁ величина термического КПД несколько возрастает, но увеличиваются и капитальные затраты.

Рис. 89. График зависимости _t от p₁ для цикла Ренкина