Следовательно, полезная работа цикла Ренкина равна

l_ц=l_тур- l_нас=(h₁-h₂)-(h₄-h₃). (4.8)

Термический кпд цикла Ренкина

. (4.9)

Параметрами, характеризующими экономичность цикла Ренкина являются удельные расходы пара d_o и теплоты – q_o. Учитывая, что (h₁-h₂) - работа, совершаемая 1 кг пара при прохождении через турбину, если расход пара обозначить D_o, то теоретическую мощность турбины N_т можно представить в виде

N_т=D_o∙(h₁-h₂). (4.10)

Однако, в реальных условиях эта мощность не достигается из-за необратимых процессов термодинамического и механического характера. Основная тепловая потеря связана с трением пара при прохождении через проточную часть турбины. В результате этого при том же давлении р₂ энтальпия пара (из-за поглощения теплоты трения) на выходе из турбины становится выше, чем при адиабатном расширении, т.е. h_2g>h₂. В связи с этим для оценки теплового совершенства турбины вводится понятие относительного внутреннего КПД

, (4.11)

где (h₁-h_2g)- называется использованным теплопадением.

Учитывая , введем понятие внутренней мощности турбины

N_i=D_o∙(h₁-h_2g)= η_oi ∙N_т. (4.12)

В турбине имеют место механические потери, поэтому мощность, снимаемая с вала турбины еще меньше, называется она эффективной мощностью N_e

N_e=N_i∙η_м, (4.13)

где η_м – механический КПД

А мощность, снимаемая с шин электрогенератора, из-за электрических потерь еще меньше, назовем ее электрической мощностью N_э

N_э=N_e∙η_г, (4.14)

где η_г – электрический КПД

Введем понятие относительного эффективного кпд

η_ое=η_oi∙η_м. (4.15)

Учитывая , введем понятие внутренней мощности турбины

которое суммарно учитывает тепловые и механические потери.

Далее введем относительный электрический кпд

η_оэ=η_oi∙η_м∙η_г, (4.16)

Тогда расход пара на турбину можно выразить в виде

. (4.17)

При этом удельный расход пара, приходящийся на единицу вырабатываемой электроэнергии, составит:

. (4.18)

Аналогичным образом можно ввести понятие абсолютного КПД, который дополнительно к перечисленным тепловым, механическим и электрическим потерям оценивает и термодинамические потери ПТУ:

, (4.19)

где – термический КПД цикла Ренкина.

Учтем еще тепловые потери в котлоагрегате, оцениваемые его КПД

, (4.20)

где h_пв – энтальпия питательной воды;

В – расход топлива, кг/с; –низшая теплота сгорания топлива, (кДж/кг).

Тогда кпд всей пту определится произведением

, (4.21)

. (4.22)

Формула для определения расхода топлива имеет вид

. (4.23)

Вопросы для самопроверки

1. Почему в паротурбинных установках не используется цикл Карно?

2. Почему основным рабочим телом паротурбинных установок служит водяной пар?

3. Изобразите цикл Ренкина в координатах p, v; T, s и h, s.

4. Изобразите принципиальную схему паротурбинной установки.

5. При каких условиях можно пренебречь работой, затрачиваемой на привод питательного насоса паротурбинной установки?

6. Как влияют начальные параметры пара на термический КПД цикла Ренкина?

7. Изобразите в координатах h, s условный процесс расширения пара в турбине с учетом потерь на трение.

8. Что такое внутренний относительный КПД турбины?