6. Особенности расчета термических кпд теоретических циклов пту?

Термический КПД теоретических циклов ПТУ, как и любого прямого обратимого термодинамического цикла, представляет собой отношение работы, полученной в цикле, к теплоте, подводимой к рабочему телу от внешних источников. Различают термические КПД этих циклов без учета работы питательного насоса l_нас и с её учетом. Рассчитываются эти КПД по формулам:

,	(3.1)
,	(3.2)

где h₁– h₂ — техническая работа адиабатного расширения пара 1–2 (работа турбины),

h₁– h₃ — теплота, подводимая к рабочему телу без учета работы насоса,

h₁– h₄ — действительная теплота, подводимая к рабочему телу в изобарном процессе 4–5–6–1 (теплота с учетом работы насоса).

Значение энтальпии воды, поступающей в котёл после сжатия в насосе, можно определить из соотношения

.

(3.3)

7. Как рассчитывается работа насоса в теоретических циклах пту?

Работу насоса можно вычислять тремя способами:

1) как техническую работу изохорного процесса сжатия: поскольку жидкость мало сжимаема и v₃ ≈ v₄:

,

(3.4)

2) как работу обратимого адиабатного процесса сжатия, которая равна разности значений энтальпии в начале и конце процесса

,

(3.5)

где h₃ — энтальпия насыщенной (кипящей) жидкости при давлении конденсации;

h₄ — энтальпия воды после насоса; определяется интерполяцией на изобаре p₁ из условия s₄ = s₃;

3) наконец, при расчете цикла ПТУ по диаграмме h,s работа насоса (в кДж/кг) принимается равной конечному давлению p₁ в МПа.

Как отмечалось выше, работа насоса мала по сравнению с работой турбины, поэтому при умеренных значениях давления пара р₁ (до 3 МПа) можно пренебрегать работой насоса и рассчитывать термический КПД цикла Ренкина с приемлемой точностью по приближенной формуле (3.1). При высоких значениях р₁ работой насоса пренебрегать нельзя. Поскольку в выражениях для термического КПД цикла ПТУ (3.1) и (3.2) числитель всегда меньше знаменателя, учет работы насоса снижает значение η_t по сравнению со значением, рассчитанным без учета работы насоса.

8. Объясните алгоритм расчета параметров рабочего тела теоретических циклов пту?

Для расчета параметров рабочего тела цикла Ренкина должны быть заданы начальные параметры пара (р₁, Т₁ либо р₁, х₁) и давление в конденсаторе р₂. Необходимые для расчета термического к.п.д. по формулам (3.1) либо (3.2) значения энтальпии h₁ h₂ и h₃ получают на основании этих данных следующим образом:

h₁ — энтальпию пара в начале расширения — находят по таблице термодинамических свойств воды и перегретого пара, а в том редко встречающемся случае, когда в начале этого процесса пар влажный, рассчитывают по формуле:

(3.6)

с использованием данных из таблицы свойств кипящей воды и насыщенного пара при давлении р₁. В обоих случаях значение h₁ можно найти также по диаграмме h, s;

h₂ — энтальпию пара в конце расширения — определяют с помощью таблиц из условия s₂ = s₁ по методике, изложенной при анализе изоэнтропного процесса, либо по диаграмме h, s, проводя линию s = const из точки 1 до пересечения с изобарой p₂ в точке 2;

h₃ — энтальпию насыщенной жидкости при давлении р₂ — определяют по таблице термодинамических свойств для состояния насыщения либо рассчитывают по приближенной формуле h₃ = 4,19t_s, кДж/кг (при расчете цикла по диаграмме h, s). При этом температура насыщения t_s°C, соответствующая давлению р₂, находится по диаграмме h,s на пересечении изобары р₂ с пограничной кривой насыщенного пара (x=1).

При расчете значения η_t по формуле (3.2) необходимо предварительно определить работу насоса одним из рассмотренных выше способов.

Для определения размеров механизмов и аппаратов ПТУ необходимо располагать значениями удельного объема во всех точках цикла и массового расхода пара через турбину m [кг/с]. Если теоретическая мощность установки составляет N кВт, то

,

(3.7)

где l [кДж/кг] — теоретическая полезная работа 1 кг пара.

При расчетах цикла определяют также теоретический удельный расход пара d [кг/(кВт·ч)] и теплоты q [кДж/(кВт·ч)] по формулам

,	(3.8)
,	(3.9)

где числитель 3600 кДж/(кВт·ч) соответствуют работе, производимой турбиной мощностью в 1 кВт в течение 1 часа.

Зная мощность установки, можно определить теоретические значения часового расхода пара D и топлива В [кг/ч]:

,	(3.10)
,	(3.11)

где — низшая рабочая теплота сгорания топлива в кДж/кг.