Решение

Промежуточный перегрев пара является одним из способов повышения степени его сухости. Принципиальная схема цикла Ренкина с промежуточным перегревом пара дана на рис. 4.1. В этой схеме предусмотрены две ступени турбины ПТ-I, ПТ-II и две ступени пароперегревателя ПП-I, ПП-II. Пар после первой ступени пароперегревателя ПП-I направляется в первую ступень турбины ПТ-I. Отработавший на лопатках первой ступени турбины пар направляется во вторую ступень пароперегревателя ПП-II, где его температура повышается до начальной температуры T₁. Затем пар поступает на лопатки второй ступени турбины ПТ-II.

Рис. 4.1.

Цикл Ренкина с промежуточным перегревом пара в Ts - координатах представлен на рис. 4.2. Рассмотрим процессы цикла: 1-а - адиабатное расширение пара на лопатках первой ступени турбины; а-b - промежуточный перегрев пара во второй ступени пароперегревателя; b-1 - адиабатное расширение пара на лопатках второй ступени турбины; 2-3 - конденсация пара в конденсаторе; 3-4 - сжатие воды в конденсатом насосе; 4-5 - подогрев воды до температуры кипения; 5-6 - превращение воды в пар; 6-1 - перегрев пара в пароперегревателе первой ступени.

Рис. 4.2

Если бы не было промежуточного перегрева пара, то процесс адиабатного расширения заканчивался бы в точке 2'. Из диаграммы видно, что промежуточный перегрев позволяет значительно увеличить сухость пара на выходе из турбины (х'₂ < х₂).

Термический кпд цикла определяется по формуле

где (i₁ – i_a) и (i_b – i₂) - адиабатные теплопадения в первой и второй ступенях турбины; (i₁ – i₃) – количество теплоты, подведенной в котле и в первой ступени пароперегревателя; (i_b – i_a) – количество теплоты, подведенной во второй ступени пароперегревателя.

Кроме того, применение промежуточного перегрева может повысить кпд, если средняя температура подвода теплоты в дополнительном цикле b22'ab будет выше, чем средняя температура подвода теплоты в цикле с однократным перегревом.

Построение цикла в T–s и h–s координатах.

Цикл изображенный в T–s и h–s координатах можно увидеть на рис 4.3 и 4.4.

Параметры состояния рабочего тела в характерных точках цикла сводим в таблицу 1:

Таблица 1.

Параметр	Темпера-тура t, оС	Давление Р, МПа	Энтальпия i, кДж/кг	Удельный объем v, м3/кг	Энтропия s, Дж/(кг К)
1	560	13,00	3490	0,02621	6615
2	320	3,00	3041	0,08376	6615
2'	30	0,004	1998	–	6615
3	560	3,00	3590	0,12211	7387
4	30	0,004	2236	–	7387
5	30	0,004	133	–	459
7	332	13,00	1557	–	3602

Подводимое количество теплоты в промежуточном перегревателе:

q_ППII = i₃ – i₂ = 3590 – 3041 = 549 кДж/кг.

Термический КПД цикла без промежуточного перегрева пара:

.

Термический КПД цикла с промежуточным перегревом пара: