1.3 Схемы судовых паровых турбин.

Рис.7. Принципиальная схема теплосиловой установки.

1 - питательный насос; 2 - котел; 3 - пароверегреватель; 4 - турбина; 5 - конденсатор.

Паровая турбина является одним из элементов теплосиловой установки, работающей водяным паром. На Рис. 7 представлена принципиальная схема такой установки. Изменение состояния пара в идеальном цикле Ренкина при прохождении паром отдельных звеньев установки иллюстрируется в TS -дипграмме, которая представлена иа Рис. 8.

Рис.8 TS - диаграмма цикла Ренкина

Питательный насос 1 (Рис. 1) повышает давление воды до давления Р₀ и подает воду в котел 2, затрачивая ври этом на 1 кг питательной воды работу L_н. Процесс адиабатического сжатия воды насосом в утрированном масштабе изображен в TS - диаграмме линией a'a.

В котле происходит нагрев воды при постоянном давлении до температуры кипении (линия ab в TS - диаграмме) и испарение воды, изображенное линией bс в TS - диаграмме. Далее пар поступает в перегреватель 3, где температура пара повышается до температуры t₀. Процесс подведения тепла в перегревателе представлен в диаграмме Рис. 8 дивней cd.

Подвод тепла в котле и пароперегревателе происходит при постоянном давлении Р₀, так что количество Q₁, тепла, перешедшего к воде и пару, целиком расходуется на повышение энтальпии пара, и может быть представлено для 1 кг участвующего в процессе пара разностью

кДж/кг

где i₀, - энтальпия пара, вышедшего из перегревателя;

i_a - энтальпия питательной воды при входе в котелю

Тепло сообщенное пару в котле и пароперегревателе, изображается в TS - диаграмме площадью 1abcd21.

Вышедший из пароперегревателя с энтальпией i₀ кДж/кг пар направляется к турбине 4 и, расширяясь в ней, совершает работу L_т. Для турбины, работающей без потерь и теплообмена с внешней средой, процесс расширения протекает по адиабате, которая изображена линией de в TS - диаграмме. Отработавший в турбине пар поступает в конденсатор 5. Здесь при неизменном давлении Р_к производится отвод тепла от пара к охлаждающей воде, пар конденсируется и конденсат с энтальпией i'_к откачивается насосом 1 и снова подается в котел. Таким образом замыкается цикл водяного пара в теплосиловой установке. Тепло Q₂, отнятое от 1 кг пара при постоянном давлении в конденсаторе, определяется разностью энтальпий:

где i_k — энтальпия отработавшего в турбине пара;

i´_k — энтальпия конденсата.

Площадь, эквивалентная теплу Q₂ заштрихована наклонно в TS - диаграмме Рис. 8.

В рассмотренном замкнутом цикле работа, которую можно получить от 1 кг пара, выразится в тепловых единицах разностью

Перепишем это уравнение таким образом:

Работа, развиваемая 1 кг пара в турбине, L_т = i₀ - i_K, а работа, затрачиваемая в насосе, L_н - i_a - i´_к.

Абсолютный к. п. д. всей установки представляется отношением

Если пренебречь работой насоса, как это обычно делается, то абсолютный к. п. д. перепишется так:

Рис. 9 Процесс расширенна пгра в TS - диаграмме.

При заданных начальных параметрах пара и заданном давлении в конденсаторе максимальный КПД рассматриваемого процесса достигается в идеальной установке, работающей без потерь в турбине, т. е. при адиабатическом расширении пара.