Разность энтальпий h0 – hкt представляет собой работу 1 кг пара в идеальной турбине. Разность энтальпий hп.В – есть работа, затрачиваемая на сжатие 1 кг воды в питательном насосе.

Полезная теоретическая работа 1 кг пара эквивалентна заштрихованной площади в Т, s-диаграмме. Отношение этой работы к подведённой теплоте называется абсолютным или термическим КПД идеальной установки:

Вычитая и прибавляя в знаменателе этого выражения величину , получаем:

Если экономичность турбинной установки рассматривать без учёта работы питательного насоса, то абсолютный КПД идеального цикла будет равен:

где величину H₀ = h₀ – h_кt принято называть располагаемым теплоперепадом турбины.

Значения располагаемого теплоперепада Н₀ удобно определять при помощи h, s-диаграммы (рис. 1.8).

Рис. 1.8. Процесс расширения пара в турбине в h, s-диаграмме

Для этого на ней находится начальная энтальпия h₀, соответствующая точке пересечения заданных начальных параметров пара перед турбиной p₀ и t₀. Из этой точки проводится вертикальная линия изоэнтропного расширения пара в турбине до заданного конечного давления p_к. Длина полученного отрезка H₀ = h₀ – h_кt определяет теоретическую работу 1 кг пара в турбине и является располагаемым теплоперепадом турбины.

Значение Н₀ можно определить также расчётным путём. При этом, если расширение заканчивается в области перегретого пара, используется уравнение идеального газа:

где k = 1,3 – показатель изоэнтропы для перегретого пара; р₀, р_к – начальное и конечное давление пара; v₀ – начальный удельный объём пара.

В действительности процесс расширения пара в турбине имеет значительную степень необратимости, так как течение его в проточной части сопровождается заметными потерями работы. Поэтому линия процесса расширения отклоняется от изоэнтропы на диаграммах h, s (рис. 1.8) и Т, s (рис. 1.9) в сторону увеличения энтропии.

Рис. 1.9. Действительный тепловой цикл в T, s-диаграмме

В результате увеличения энтропии отработавшего пара при неизменном давлении энтальпия его повышается, разность начальной и конечной энтальпий, представляющая собой действительную работу, развиваемую 1 кг пара в турбине, соответственно уменьшается и становится равной:

L_т = h₀ – h_к = H_i.

Действительную работу, которую развивает 1 кг пара внутри турбины, принято называть используемым теплоперепадом H_i турбины.

Отношение использованного теплоперепада H_i к располагаемому H₀ называется относительным внутренним КПД _оi турбины:

_оi = H_i/ H₀ .

Отношение использованного теплоперепада H_i к теплоте, подведённой к 1 кг рабочего вещества в котле q₁, называется абсолютным внутренним КПД турбоустановки _i :

Абсолютный внутренний КПД можно представить и как отношение внутренней мощности турбины N_i к секундному расходу теплоты Q, подведённой к рабочему веществу в котле:

.

Эффективная мощность N_е, которая может быть передана валу приводимой машины, меньше внутренней мощности N_i на величину механических потерь N_м турбины:

N_е = N_i – N_м .

Отношение эффективной мощности к внутренней называется механическим КПД турбины:

_м = N_е/ N_i .

Теоретическая мощность идеальной турбины, в которой использованный теплоперепад равен располагаемому, определяется уравнением:

N₀ = GH₀.

Отношение эффективной мощности к теоретической называется относительным эффективным КПД _ое турбины:

Отношение эффективной мощности турбины к расходуемому количеству теплоты, подведённой в котле, называется абсолютным эффективным КПД турбоустановки:

Отношение мощности на зажимах электрического генератора N_э к эффективной мощности N_е называется КПД электрического генератора _э.г :

_э.г = N_э/ N_е .

Отношение электрической мощности генератора к теоретической мощности идеальной турбины называется относительным электрическим КПД турбоагрегата:

Произведение термического КПД на относительный электрический называется абсолютным электрическим КПД турбоустановки:

_э = _t_о.э = _t_oi_м_э.г.

Существуют два пути повышения экономичности турбоустановки. Первый путь направлен на увеличение термического КПД цикла за счёт повышения разности средней температуры подвода теплоты в котле и температуры, при которой отводится теплота в конденсаторе. Второй путь заключается в совершенствовании конструкции турбины и генератора, главным образом в уменьшении потерь в проточной части турбины, механических потерь и потерь в генераторе.

При оценке эффективности электрической станции в целом необходимо дополнительно учитывать потери теплоты в котле, расход энергии на привод питательных насосов, потери давления и теплоты в паропроводах и др.

Внутренняя мощность турбины, Дж/с, определяется по формуле:

N_i = GH_i .

Удельный расход пара на выработку 1 кВтч электроэнергии равен:

Экономичность конденсационных турбин, как правило, оценивается по удельному расходу теплоты на один выработанный киловатт-час и подсчитывается по формуле:

где h₀ – энтальпия свежего пара, кДж/кг; – энтальпия конденсата отработавшего пара, кДж/кг.

Поскольку 1 кВт = 1кДж/с, отношение расхода теплоты, выраженного в килоджоулях в секунду, к 1 кВт является безразмерной величиной:

представляющей собой обратную величину абсолютного электрического КПД.