Лекция 8.
8.1. Цикл паротурбинной установки (пту)
8.2. Особенности термодинамики водяного пара
8.3. Цикл парогазотурбинной установки (пгту)
8.1. Цикл паротурбинной установки (пту)
Отличительные особенности
рабочим телом является пар, полученный из воды за счет передачи ей теплоты от сгорания топлива.
двухконтурная тепловую схема, включающую в себя камеру сгорания и теплообменный аппарат.
необходимость учета фазового перехода рабочего тела из жидкого (вода) состояния в газообразное (пар) с последующим замыканием цикла обратным переходом пара в жидкое состояние.
8.1.1. Идеальный цикл паротурбинной установки, работающей с насыщенным влажным паром по циклу Карно
1 - 2 – адиабатное сжатие пара в компрессоре
2 – 3 – парообразование (кипение) в котле
3 - 4 – адиабатный процесс расширения пара
4 - 1 – конденсация пара в конденсаторе
Термический
КПД цикла.
Недостатки идеального цикла паротурбинной установки:
неполный процесс конденсации пара 4-1, из-за чего сжиматься в компрессоре будет влажный пар, имеющий больший объем и требующий большего размера цилиндра компрессора;
размеры цилиндра возрастают также с увеличением давлении пара в котле и его уменьшении в конденсаторе при переходе к режимам работы с более высокой разностью температур Т1-Т2;
повышенная влажность пара в конце адиабатного расширения повышает кавитационную эрозию турбинных лопаток.
большие затраты работы на сжатие пара в процессе 1-2.
8.1.2. Основной цикл псу – цикл Ренкина.
В паровом котле 1 вода превращается в пар с последующим добавочным нагревом в пароперегревателе 2 до необходимых параметров по давлению и температуре.
Перегретый пар поступает на лопатки паровой турбины 3 с преобразованием энергии пара в работу вращения вала и в электрическую энергию в электрогенераторе 4.
Отработавший пар конденсируется в конденсаторе 5 с отдачей теплоты q2 охлаждающей воде в теплообменном аппарате.
Полученный конденсат питательным насосом 6 подается в водяной экономайзер 7, где подогревается внешним теплом и далее направляется в паровой котел.
Идеальный цикл Ренкина в координатах P-V и S-T
1-2 – адиабатное расширение пара на лопатках паровой турбины со снижением температуры пара без изменения его энтропии
2-3 – изобарный процесс конденсации пара в конденсаторе со снижением его энтропии при неизменной температуре
3-4 – изохорный процесс сжатия воды в конденсатном насосе с повышением ее температуры без изменения энтропии
4-5 – изобарный процесс нагревания воды до температуры кипения с возрастанием ее температуры и энтропии
5-6 – изобарный процесс парообразования в паровом котле при неизменной температуре и возрастании энтропии пара
6-1- изобарный перегрев пара в пароперегревателе с повышением его температуры и энтропии