1. Количество теплоты q1, для нагрева воды от т1 до температуры кипения т2 при постоянном давлении определяются соотношением:

Работа расширения воды: ,

Поскольку удельный объем воды при ее нагреве практически не меняется, то работа расширения A₁ близка нулю.

2. Количество теплоты, необходимое на превращение в пар 1 кг воды, нагретой до температуры кипения т2, называется удельной теплотой парообразования «r»,

Удельная теплота функционально зависит от температуры и давления с увеличением которых уменьшается до нуля в критической точке К.

Согласно первому закону термодинамики для изобарного процесса q₂= dU + A₂

где dU – изменение внутренней энергии при парообразовании,

А - работа расширения пара против внешних сил.

Зависимость между удельными объемами воды v₁ и пара v₂ на линии насыщения АК, давлением насыщенного пара р_п, температурой насыщения Т₃ и удельной теплотой парообразования r_п и степенью сухости пара определяется уравнением Клапейрона-Клазиуса:

Удельная энтальпия влажного насыщенного пара со степенью сухости x равна соотношению:

h_х = h₁ + r x

3. Для перегретого пара его температура Т₄ выше температуры насыщения T₃ (при p_п = const), а удельный объем больше удельного объема сухого насыщенного пара.

Количество теплоты, затрачиваемое на перевод сухого насыщенного пара (при p_s=const) в перегретый с температурой T_пп называется теплотой перегрева и определяется по соотношению:

=

где с_pm – средняя массовая изобарная теплоемкость перегретого пара.

Полная теплота перегретого пара:

8.3.Цикл паро-газотурбинной установки (пгту) Отличительные особенности

Совмещение в едином и непрерывном термодинамическом процессе газотурбинного и паротурбинного циклов.

Использование энергии двух рабочих тел – газов сгорания топлива и водяного пара.

Более полное использование энергетического потенциала.

Повышение общего кпд

Снижение капитальных затрат на установку за счет дополнительного использования тепловой энергии продуктов сгорания топлива.

Два возможных конструктивных варианта ПГТУ:

8.3.1. смешение продуктов сгорания и водяных паров перед поступлением их на единую турбину;

8.3.2. раздельное использование газов и пара как самостоятельных рабочих тел в соответствующих газовой и паровой турбинных установках.

8.3.2. Паро-газовая турбинная установка с раздельным использованием тепловой энергии газа и пара

1. парогенератор

2. пароперегреватель

3. паровая турбина

4. электргенератор

5. конденсатор

6. питательный насос

7. газо-водяной

подогреватель

8. компрессор

9. газовая турбина

10. электрогенератор

В высоконапорный парогенератор 1 подается сжатый воздух компрессором 8 и топливо, которое при сгорании передает тепловую энергию пару и образующимся топочным газам.

Пар из парового котла поступает в перегреватель 2 и далее направляется на паровую турбину 3, преобразующей энергию потока пара в электрическую энергию с помощью электрогенератора 4.

Использованный пар переходит в конденсатор 5 и далее с помощью питательного насоса 6 подается в газоводяной подогреватель 7, работающий на отработанных после газовой турбины топочных газах.

Отходящие из парового котла топочные газы поступают на лопасти газовой турбины 9, на валу которой расположен еще один электрогенератор 10. Отработанные после газовой турбины газы направляются в водоподогреватель 7, где передают через теплообменник часть своего тепла паровому конденсату, направляющемуся в парогенератор.

Идеальный термодинамический цикл паро-газотурбинной установки