Термодинамический цикл парогазовой установки – комбинированный цикл Брайтона-Ренкина

Теоретический цикл парогазовой установки – комбинированный цикл Брайтона-Ренкина изображенный на рисунке 1. В верхней ступени комбинированной установки (цикл Брайтона) происходит сжатие в компрессоре забираемого из атмосферы воздуха (процесс 1—2) и подвод теплоты q1 при постоянном давлении в камере сгорания ГТУ (процесс 2—3). Образовавшиеся горячие газы с высоким давлением и температурой поступают в газовую турбину (процесс 3—4), где расширяются, совершая работу, передаваемую на вал ГТУ. Большая часть этой работы используется в компрессоре для сжатия воздуха, а остальная ее часть (30—40%) преобразуется в электрогенераторе в электроэнергию, направляемую потребителям. Газы после газовой турбины поступают в КУ. Процесс 4—1 условно замыкает цикл Брайтона. Охлаждение газов в котле-утилизаторе (процесс 4—5) связано с передачей большей части их теплоты пароводяному рабочему телу в цикле Ренкина. При этом происходят: нагрев воды в экономайзере КУ (процесс b—с), испарение воды в испарителе (процесс с—d), перегрев пара в пароперегревателе (процесс d—е). Расширение пара в турбине и его конденсация в конденсаторе представлены процессами e—f и f—a с последующим повышением давления конденсата в конденсатном насосе (процесс а—b)

Графическое изображение цикла пгу в t-s диаграмме

Параметры состояния газа: имеются термодинамические параметры P, t, V, S – между ними соотношение в процессе подвода тепла. Закон Болля- Мариота (клайперона): PV=RT, PV/T = const, R – газовая постоянная – работа, которой можект совершить газ при нагреве на 1⁰С, R=M (молекулярная масса) /p (плотность газа), кислород: R = 16*2 / 1,429 = 22,39, RN₂ = 28/1,29 = 21,7, R_СН4 = 16/0,8 = 20. Графическое преобразование процессов изменения состояния газа: используется координатная сетка PV и TS для иллюстрации. Состояние рабочего тела в каждый момент времени изображается точкой (*1), прямая – процесс. Энтропия (S):это состояние газа, некоторое свойство присуще телу данное состояние, непосредственно ее определить как функцию нельзя, а ее изменение можно – приведенная теплота: ∆(Q/∆T) = ∆S. Энтропия повышается при подводе тепла и при понижении при отводе тепла. Алгебраическая сумма приведенных теплот в замкнутом цикле = 0. Сумма теплот = 0. S – изменение суммы приведенных теплот Ƹ(∆Q/T) = S, подвод тепла S↑, отвод S↓, S – мера ценности энергии.

Технологические схемы пгу

Изменение состояния газа на графике: 1) изобарный процесс – P = соnst, t и V – переменные параметры, сообщенное газу тепло расходуется на изменение внутренней энергии и совершение внешней работы. Для внешней работы 23-29% подведенного тепла. V1/V2 = T1/T2, при ↑T → ↑V, тепло ушло на совершение работы L = (V2-V1) * P, 2) изотермический процесс t = const с подводом тепла не изменяется внутренняя энергия газов, все тепло превращается в работу. PV = const – закон. В этом процессе произведено V*P = const, отношение P в ходе подвода тепла обратнопропорционально V газа. P1/P2 = V2/V1, 1-2 – работа сжатие, 1-2` - работа расширение. L = P1*V1 * ln * (V2/V1). 3) изохорный процесс V = const, при производстве тепла P и T изменяется, отношение P и T – прямопропорционально отношению этих температур. P1 / P2 = T2 / T1, при сообщении тепла этой системе P и T повышается, при V = const внешняя работа =0. Все идет на изменение внутренней энергии. 4) адиабатный процесс – тепло не подводится к рабочему теплу, он характеризуется отсутствием теплообмена рабочего тела с окружающей средой. Работа расширения совершается только за счет снижения внутренней энергии газа с уменьшением его t. Уравнение адиабаты – изменение P и V – P*V^К , к – показатель адиабаты, к = 1,4 (O2, Nа, H₂O), к - 1,35 (CO₂, SO₂). Адиабата на графике PV – участок гипербола. T2 = T1 * (V1/V2) ^к-1. 5) политропный процесс изменение состояния тела – изменение всех параметров среды при подведении тепла. PVⁿ, n – показатель политропы, PVⁿ = const, TV^n-1 = const, TP ^n-1/n = const. Состояние рабочего тела в каждый момент времени в виде точки на графике, а процесс изменения параметров – кривая линия соединяющая эти точки.