Удельный расход теплоты

q_0р = d_0р (i₁ – i'_отб) = 3,12*(3302 — 439,4) = 8938 кДж/(кВт ч).

Термический к. п. д. регенеративного цикла по формуле (17)

При отсутствии регенеративного подогрева термический к. п. д.

Удельный расход пара и теплоты при отсутствии регенерации соответственно составит

кг/(кВт*ч).

q₀ = d₀(i₁ - i’₂) = 2,98*(3302 — 121,4) = 9452 кДж/(кВт ч).

Легко видеть, что удельный расход пара без регенерации меньше, чем при регенеративном подогреве. Однако эта величина не характеризует экономичности процесса. Показателем последней является или термический к. п. д., или удельный расход теплоты, который при наличии регенерации всегда меньше удельного расхода теплоты, чем при конденсационном режиме без регенерации.

Улучшение термического к. п. д. вследствие регенерации составит

26. Турбина мощностью 24 МВт работает при параметрах пара: р₁ = 2,6 МПа; t₁ = 420° С, р₂ = 0,004 МПа. Для подогрева питательной воды из турбины отбирается пар при р₀ = 0,12 МПа.

Определить термический к. п. д. и удельный расход пара. Определить также улучшение термического к. п. д. в сравнении с такой же установкой, но работающей без регенеративного подогрева.

Отв. η_tр = 0,38; d_0р = 3,32 кг/(кВт ч); η_t = 0,361; 100 = 5,26%.

Рис. 22.

27. Из паровой турбины мощностью N = 25 000 кВт, работающей при р₁ = 9 МПа, t₁ = 480° С, р₂ = = 0.004 МПа, производится два отбора: один при р_отб1 = 1 МПа и другой при р_отб2 = 0,12 МПа (рис. 22).

Определить термический к. п. д. установки, улучшение термического к. п. д. по сравнению с циклом Ренкина и часовой расход пара через каждый отбор.

Решение.

По диаграмме is (рис. 23) и по таблицам находим: i₁ = 3334 кДж/кг, i_отб1 = =2772 кДж/кг; i_отб2 = 2416 кДж/кг; i₂ = 1980 кДж/кг; i’_отб1 = 762,7 кДж/кг; i’_отб2 = =439,4 кДж/кг; i' = 121,4 кДж/кг

Определяем расход пара на подогрев питательной воды. Для этого находим α₁ и α₂ по формулам (18) и (19):

,

.

Полезная работа 1 кг пара по формуле (20)

l_оп = i₁ - i₂ -α₁ (i_отб1 - i₂) - α₂ (i_отб2 - i₂);

l_оп= 3334 – 1980 — 0,138*(2772 — 1980) — 0,119*(2416 — 1980) = 1192,8 кДж/кг.

Следовательно, удельный расход пара

кг/(кВт*ч)

Рис. 23.

а полный часовой расход пара на турбину

D₀ = N*d₀ = 25 000*3,02 = 75 500 кг/ч.

Из этого количества расходуется на первый отбор

D_отб1 = Do*α1 = 75 500*0,138 = 10 420 кг/ч;

на второй отбор

D_отб2 = D₀*α2 = 75 500*0,119 = 8985 кг/ч

и поступает в конденсатор

D_K = D_отб1 — D_отб2 = 75 500 — 10 420 — 8985 = 56 095 кг/ч.

Термический к.п.д. регенеративного цикла по формуле (21)

Термический к. п. д. цикла Ренкина при тех же начальных и конечных параметрах

Улучшение, термического к. п. д. регенеративного цикла по сравнению с циклом без регенерации составляет

28. Турбогенератор работает при параметрах пара р₁ = 9 МПа, t₁ = 535⁰ С и p₂= = 0,0035 МПа. Для подогрева питательной воды имеются два отбора: один при р_отб1= = 0,7 МПа и другой при р_отб2 = 0,12 МПа.

Определить термический к. п. д. регенеративного цикла и сравнить его с циклом без регенерации.

Отв. η_tр = 0,471; η_t = 0,432; 100 = 9,03%.

29. Паро-ртутная турбина мощностью 10 000 кВт работает при следующих параметрах; р_Нg1 = 0,8 МПа; пар—сухой насыщенный; р_Hg2 = 0,01 МПа. Получающийся в конденсаторе-испарителе ртутной турбины сухой насыщенный водяной пар поступает в пароперегреватель, где его температура повышается до 450°С, и затем направляется в пароводяную турбину, работающую при конечном давлении р₂ = 0,004 МПа.

Определить термический к. п. д. бинарного цикла, термический к. п. д. пароводяной турбины, улучшение к. п. д. от применения бинарного цикла, а также мощность пароводяной турбины.

Решение/

По диаграмме is ртутного пара и таблице ртутного насыщенного пара находим:

i_Hg1 = 360,5 кДж/кг; i_Hg2 = 259,5 кДж/кг.

Полезная работа 1 кг ртутного пара

i_0Hg = 360,5 — 259,5 = 101 кДж/кг.

Удельный расход ртутного пара в турбине

кг/(кВт*ч).

Полный расход ртутного пара на турбине составит

D₀ = N_0Hg = 10 000*35,7 = 357 000 кг/ч.

Из таблицы ртутного пара видно, что температура насыщения при p_Hg2 = 0,01 МПа составляет t_{Hg н} = 249,6С. Принимаем температуру насыщенного водяного пара такой же; это определяет давление водяного пара:

р₁ = 4 МПа (t_Н2ОН = 250,33° С).

Вода поступает в ртутный конденсатор с температурой насыщения при давлении в конденсаторе р₂ = =0,004 МПа. Ее энтальпия при этом i_Н2О2 = 121,4 кДж/кг. Энтальпия водяного пара i’_Н2О2 = 2801 кДж/кг. Таким образом, каждый килограмм воды в конденсаторе получает

∆i = I’’_Н2О1 – i’_Н2О2 = 2801 — 121,4 = 2679,6 кДж/кг.

Количество воды, которое может быть пропущено через ртутный конденсатор, определяется из уравнения

D_0Hg(i_Hg2 – i’_Hg2) = D_0H2O*∆i

Подставляя в это уравнение соответствующие значения, получаем

кг/ч.

Таким образом, на 1 кг водяного пара приходится ртутного пара

кг.

Для пароводяной турбины, пользуясь диаграммой is и таблицами водяного пара, получаем

i₁ = 3329 кДж/кг; i₂ = 2093 кДж/кг; i'₂= 121,4 кДж/кг.

Полезная работа 1 кг водяного пара

i_он2О = 3329 — 2093 = 1235 кДж/кг.

Полезная работа 11,9 кг ртутного пара

i_0Hg = 11,9l_0Hg = 11,9*101 = 1202 кДж.

Полезная работа обоих рабочих тел в цикле на 1 кг водяного пара

l₀=l_0H2O+l_0Hg = 1235 + 1202 = 2437 кДж/кг.

Подведенная теплота на цикл:

для подогрева и испарения 11,9 кг ртути

11,9*(360,5 — 34,5) = 3879 кДж;

для перегрева водяного пара

3329 — 2801 = 528 кДж.

Всего подведенной теплоты на цикл

3879 + 528 = 4407 кДж.

Термический к. п. д. бинарного цикла

.

Термический к. п. д. цикла Реикнна для водяного пара

Улучшение термического к. п. д. от введения добавочного ртутного цикла

Мощность пароводяной турбины

кВт.

Суммарная мощность установки

N = N_Hg + N_н2O = 10 000 +12 260 = 22 260 кВт.

30. Пароводяная установка мощностью 5000 кВт работает по циклу Ренкина. Начальные параметры: р₁ = 3 МПа и t₁ = 450° С. Давление в конденсаторе р₂ = 0,004 МПа.

Определить к. п. д. цикла, если к нему присоединить ртутный цикл, высший температурный предел которого будет таким же, как и у цикла с водяным паром.

Отв. η_tб = 53,8%; η_tН2О = 37,8%; 100=42,3%.