5.2. Вплив початкової температури пари, що надходить у турбіну

При підвищенні початкової температури пари, що надходить у турбіну від до (за інших рівних умов) тепломеханічний коефіцієнт циклу Ренкiна збільшується. Побудуємо в діаграмі водяної пари процеси розширення пари в турбіні з параметрами і (тобто з підвищеною початковою температурою пари від до ), мал.7 процес 1// - 2//. Побудову проводимо аналогічно описаному раніше в розділі ІІІ.

Мал. 7 Вплив початкової температури пари на ефективність циклу ПСУ в діаграмі .

Тепломеханічний КПД такого циклу Ренкiна визначається таким чином:

Порівнюючи отримане значення тепломеханічного коефіцієнта із значенням тепломеханічного коефіцієнта основного циклу (див. розділ ІІІ.І), доходимо висновку, що зі збільшенням початкової температури пари тепломеханічний коефіцієнт циклу збільшується >

І нтенсивність збільшення з ростом відносно невелика, але з якісної сторони збільшення виявляється досить сприятливим у зв'язку з тим, що має при цьому місце помітне зниження кінцевої вологості пари Т/1>Т1

Мал.8. Вплив початкової температури пари на ефективність циклу ПСУ у діаграмі .

Обмеження в підвищенні початкової температури пари пов'язані з обмеженою жаростійкістю металів.

Підвищення початкової температури пари в значній мірі компенсують недоліки, пов'язані з підвищенням початкового тиску. Тому найкращі результати виявляються при одночасному підвищенні початковій температури і тиску ( і ) робочого тіла, тобто при використанні в паросиловому циклі пари з високими початковими параметрами

5.З. Вплив кінцевого тиску

При зниженні кінцевого тиску пари (за інших рівних умов) тепломеханічний коефіцієнт циклу Ренкiна зростає у зв'язку з одночасним із зниженням температури насичення вологої пари.

В і координатах процес розширення пари, при зниженні тиску від до має вигляд (мал. 9), (мал.10).

Мал. 9. Вплив кінцевого тиску пари на ефективність циклу ПСУ в координатах.

Побудова процесу розширення пари в координатах проводиться аналогічно описаному в розділі (5.1). Тепломеханічний коефіцієнт циклу Ренкiна для випадку, коли кінцевий тиск знижується до ,обчислюється таким способом:

де – ентальпія киплячої рідини при тиску в конденсаторі

Зниження кінцевого тиску пари – приводить до збільшення ефективності енерговикористання в ПСУ

Рис. 10. Вплив кінцевого тиску пари нa ефективність циклу ПСУ в координатах.

6. Цикл псу із проміжним перегрівом пари

Застосування проміжного перегріву пари дозволяє одержати пpийнятнi значення вологості пари наприкінці процесу розширення й сприяє збільшенню тепломеханічного коефіцієнта циклу Ренкiна. Схема установки представлена на мал. 11

Мал. 11 Схема ПСУ із проміжним перегрівом пари.

І- парогенератор, 2 і 3- пароперегрівники, 4- теплофікаційна парова турбіна, що складається із частини високого тиску (ЧВД) і низького тиску (ЧНД), 5- генератор електричного струму, що приводиться в дію турбіною, 6- конденсатор, 7- конденсатний насос, 8- 8- живильний насос, 9- живильний бак.

Пара з параметрами , (точка 1, мал. 12) з основного перегрівника 2 надходить у перший щабель (ЧВД) турбіни 4, у якій розширюється до стану "а" (процес 1- а, мал.12), після чого виходить із турбіни й направляється у вторинний перегрівник 3, де при знову перегрівається (процес а- в) і направляється у другий щабель (ЧНД) турбіни з параметрами , . розширюється до кінцевого тиску в конденсаторі (процес В-2пр, мал.12).

У діаграмі водяної пари процес розширення пари в турбіні із проміжним перегрівом зображується таким чином (Рис.12. а, в, с). На перетині ізобари і початкової температури пари при вході в турбіну знаходимо точку 1. Точка 1 – початковий стан пари при вході в турбіну. Потім із точки 1 опускаємо перпендикуляр до перетинання з ізобарою (тиск, при якому пара перегрівається у другому пароперегрівнику). Одержуємо точку "а". Точка "а" може перебувати в області вологої пари (мал. 12 а), на лінії сухої насиченої пари (Рис. 12 б) і в області перегрітої пари (мал. 12 c).

Відрізок 1- а - адіабатичне розширення пари в турбіні в частині високого тиску (адіабатний теплоперепад ). Потім пара перегрівається при (процес а – в). На перетині тиску і температури пари – (після другого пароперегрівника) знаходимо точку "в", котра відповідає стану пари при вході в частину низького тиску. Із точки "в" опускаємо перпендикуляр до перетину з ізобарою (точка 2ін) - тиск у конденсаторі. Відрізок В-2ін - адіабатичне розширення пари в частині низького тиску (адіабатний теплоперепад - ). При відсутності вторинного перегріву пари процес розширення закінчився б у точці – 3 з неприпустимо більшим значенням вологості пари При наявності проміжного перегріву кінцева вологість значно менше.

Тепломеханічний коефіцієнт такого циклу визначається

де , - адіабатний тепло перепад в першому і в другому щаблях турбіни

- ентальпія киплячої рідини при тиску в конденсаторі.

Порівнюючи отримане значення тепломеханічного коефіцієнта циклу із проміжним перегрівом пари з тепломеханічним коефіцієнтом простого (основного) циклу ПСУ, одержуємо, що

Цикл із проміжні перегрівом пари в діаграмі показаний на рис. 12 (а, в, с).

Верхні й нижня прикордонні криві виконуються аналогічно описаному в розділі ІІІ.І. Будуємо цикл паросилової установки із промiжним перегрівом пари. Точка 1 перебуває на перетині температури пари , що надходить у частину високого тиску й значення ентропії яке береться з діаграми водяної пари (мал.12 а, в, с) . Потім із крапки Й опускаємо перпендикуляр до перетинання з ізотермою, відповідаючи температурі пари в крапці "а". Це значення температури вибирається з діаграми - водяної пари (мал. 12). При цьому точка "а" може перебувати в області вологої пари (мал. 12 а), на лінії сухої насиченої пари ( мал. 12 в) і в області перегрітої пари (мал. 12 с) . Процес І-a – процес розширення пари в турбіні в частині високого тиску. точка "в" перебуває на перетинанні значення ентропії S₂, обумовлене з діаграми водяної пари (мал. 12 ) і ізобари . Лінія " а-в" – процес перегріву пари у вторинному пароперегрівнику. Потім із точки "в" опускаємо перпендикуляр до перетинання з тиском Р2 і одержуємо точку 2, що відповідає стану пари при виході з турбіни. Процес "В" – 2пр – процес розширення пари в частині низького тиску.

М ал.12.а Зображення процесу розширення пари в турбіні в I–S і T–S координатах із проміжним перегрівом пари

Мал.12.б Зображення процесу розширення пари в турбіні в I–S і T–S координатах із проміжним перегрівом пари

Мал.12.с. Зображення процесу розширення пари в турбіні в і координатах із проміжним перегрівом пари.