2. Принципиальная схема теплоэнергетической установки и ее" цикл в t-s (Ренкина) Абсолютный кпд идеальной установки с учетом и без учета роботы насоса.

Простейшая теплосиловая установка состоит из питательного насоса 1, котла 2, паропе­регревателя 5, паровой турбины 4, конденсатора 5 и электрического генератора 6. Рабочим телом яв­ляется водяной пар.

Если эту установку выполнить без пароперегре­вателя, в турбину будет поступать насыщенный пар.

Применяется цикл с полной конденсацией отрабо­тавшего пара в конденсаторе, называемый циклом Ренкина. Принципиальная схема установки, рабо­тающей по циклу Ренкина. Идеальный цикл Ренкина для теплосиловой уста­новки, работающей на перегретом паре, изобра­жен в Т, s-диаграмме. На этой диаграм­ме показаны: а'а — процесс адиабатного сжатия воды в питательном насосе; ab — процесс нагрева воды в котле до температуры кипения; bс — ис­парение воды в котле; сд — перегрев пара в пере­гревателе; de — изоэитропийнос расширение пара в турбине; еа' — конденсация отработавшего па­ра в конденсаторе.

Процессы нагрева, испарения и перегрева воды в котле происходят при постоянном давлении. Сле­довательно, все количество теплоты q₁, переданное

1 кг воды и пара, целиком идет на повышение эн­тальпии рабочего тела от энтальпии питательной воды h_п.в до энтальпии свежего пара h₀ и равно их

разности: q₁ = h₀ – h_п.в

Это количество теплоты в Т, s-диаграмме изобража­ется площадью фигуры 1abcd21.

Из турбины пар поступает в конденсатор, где при постоянном давлении конденсируется и отдает теп­лоту q₂ охлаждающей воде. Эту теплоту можно оп­ределить как разность энтальпии отработавшего па­ра при изоэнтропийном расширении его в турбине h_кt и конденсата h'_к (в идеальном цикле Ренкина): q₂ = h_кt – h'_к

Полезная теоретическая работа, осуществляемая 1 кг пара, равна разности между подведенной и от­веденной теплотой:

Разность энтальпий h₀ - h_кt представляет собой работу, производимую I кг пара в идеальной турби­не.

Разность энтальпии h_n.в - h'_к есть работа, затра­чиваемая на сжатие 1 кг воды в питательном насосе. Полезная теоретическая работа, совершаемая 1 кг пара, эквивалентна площади заштрихованной фигуры в Т, s - диаграмме. Отношение этой работы к подведенной теплоте называется абсолютным, или термическим, КПД идеальной установки:

Вычитая и прибавляя в знаменателе этого выра­жения величину h'_к , получаем

Если экономичность турбинной установки рас­сматривать без учета

работы питательного насоса, то абсолютный КПД идеального цикла

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

32. Понятие адиабатического (внутреннего) КПД компрессора η_К, внутреннего КПД турбины η_i, степени повышения температуры в цикле ГТУ τ, теплового КПД камеры сгорания η^т_к.с. для газотурбинной установки

Работа изоэнтропного сжатия 1 кг газа в компрессоре: Работа сжатия воздуха в компрессоре в действительном цикле: _. Внутренний КПД компрессора:

Работа изоэнтропного расширения 1 кг газа в турбине: . Расширение газа в турбине в действительном цикле: . Относительный внутренний КПД турбины:

q_к.с. – действительное количество теплоты, затрачиваемой в камере сгорания на нагрев 1 кг воздуха от температуры Т₂ до Т₃: q_к.с.=с_р(Т₃-Т₂)(1/η^т_к.с.), с_Р – средняя теплоемкость в процессе подведения теплоты в камере сгорания, _{- тепловой КПД камеры сгорания, QН.С. – потери теплоты от неполноты сгорания топлива (химический и физический недожоги), QОХЛ – потери за счет отдачи теплоты в окружающее пространство нагретыми поверхностями камеры и примыкающих к ней трубопроводов, В – расход сжигаемого топлива, кг/с, КТ – теплота сгорания топлива, кДж/кг.} η^т_к.с=0,97-0,99.

τ=Т₃/Т₁ – степень повышения температуры в цикле – это отношение начальной температуры рабочего тела к температуре наружного воздуха.

Внутренние потери в ГТУ оцениваются в целом с помощью внутреннего КПД установки: , где l_i – внутренняя полезная работа ГТУ, кДж/кг,

БИЛЕТ 3

3. Процесс расширения пара в турбине в h-s диаграмма. Понятия располагаемого теплоперепада Н₀ и формулы для его расчета при расширении в область влажного пара и при расширении в область перегретого пара.

H₀ = h₀ – h_кt принято называть рас­полагаемым теплоперепадом турбины.

Значения располагаемого теплоперепада H₀

удобно определять при помощи h, s - диаграммы. Для этого на ней находят начальную эн­тальпию h₀, соответствующую точке пересечения d заданных начальных параметров пара перед турби­ной p₀ и t₀. Из этой точки проводят вертикальную линию изоэнтропийного расширения пара в турбине до заданного конечного давления р_к. Длина полу­ченного отрезка Н₀ = h₀ – h_кt определяет теорети­ческую работу, совершаемую 1 кг пара в турбине, и является располагаемым теплоперепадом турбины. Значение H₀ можно определить также расчет­ным путем. При этом, если расширение заканчива­ется в области перегретого пара, используется урав­нение идеального газа:где к = 1,3 — показатель изоэнтропы для перегрето­го пара; р₀, р_к - начальное и конечное давления пара; ₀ - начальный удельный объем пара.

в обл влажного 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 Т, s в сторону увеличения энтропии. В результате увеличения энтропии отработавше­го пара при неизменном давлении энтальпия его по­вышается, разность начальной и конечной энталь­пий, представляющая собой действительную рабо­ту, производимую 1 кг пара в турбине, соответст­венно уменьшается и становится равной: L_т = h₀ – h_к = H_i

Действительную работу, которую совершает 1 кг пара внутри турбины, принято называть ис­пользованным теплоперепадом H_i турбины.

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