Лекции / Лекция 11
.pdf
РЕГЕНЕРАЦИЯ ТЕПЛА В ПТУ
В действующих ПТУ для осуществления регенерации тепла производится несколько последовательных отборов определенных частей пара iG из потока пара, расширяющегося в турбине.
Эффективность регенерации зависит от распределения подогревов конденсата по регенеративным подогревателям.
Схема регенерации тепла в ПТУ с |
Схема регенерации тепла в ПТУ со |
поверхностными регенеративными |
смешивающими регенеративными |
подогревателями |
подогревателями |
ПАРОТУРБИННЫЕ ЦИКЛЫ. РЕГЕНЕРАЦИЯ ТЕПЛА В ПТУ
Уравнения теплового баланса подогревателей РП-1 и РП-2
|
(1 − α )h |
|
+ α h |
|
= h |
|
; |
|
|
|||||
|
|
1 |
2р |
|
|
|
1 1о |
1р |
|
|
|
|||
|
(1 − α |
− α |
2 |
)h |
+ α |
h |
= (1 − α )h |
|||||||
|
|
1 |
|
|
|
3 |
|
|
2 2о |
|
|
1 |
2р |
|
|
|
(h |
− h |
|
|
) |
|
|
|
|
|
|
(h |
− h ) |
α |
= |
1р |
2р |
|
; |
α |
|
= (1 − α ) |
2р |
3 |
||||
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|||||||
1 |
|
(h |
− h |
|
|
) |
|
|
|
|
1 |
(h |
− h ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
1о |
2р |
|
|
|
|
|
|
|
2о |
3 |
||
|
− |
2 |
− α |
− |
2 |
− α |
( |
− |
) − σ3 |
н |
η = |
1 |
1 1о |
|
2 |
2о |
2 |
=1 |
|||
|
|
|
( 1 |
− 4) |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
3
lнi - суммарная работа насосов в цикле
i=1
КПД современных ПТУ с регенерацией составляет 45 - 47 %. Оптимальное число отборов пара 7-8
Ts-диаграмма цикла ПТУ
ГАЗОТУРБИННЫЕ ЦИКЛЫ. ЦИКЛ БРАЙТОНА ПРОСТОЙ ГТУ
η |
= |
ц |
= |
3− 4 − 2− 1 = |
||||
|
||||||||
|
|
1 |
|
|
3− 2 |
|
|
|
|
= 1 − |
1( 4/ 1−1) = 1 − |
1 |
. |
||||
|
|
|||||||
|
|
|
|
( / −1)) |
|
|||
|
|
|
|
2 |
3 |
2 |
2 |
|
Из уравнения адиабаты для идеального газа:
Схема простой ГТУ |
T |
/ T = T |
/ T |
= ( p |
|
2 |
1 |
3 |
4 |
|
|
|
|
||||
Эквивалентный цикл простой ГТУ:
а) pv -диаграмма цикла б)Ts-диаграмма цикла
|
/ p ) |
(k −1) / k |
= β |
(k −1) / k |
||||
2 |
|
|
|
|||||
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
η |
|
=1 −1 |
/ β |
(k −1) / k |
|||
|
t |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- степень повышения давления рабочего тела в компрессоре,
k - показатель адиабаты
ЦИКЛ ПРОСТОЙ ГТУ
Результаты расчетов термического КПД обратимого цикла c воздухом в качестве рабочего тела (k = 1,4; =30 )
|
( |
3 |
− |
)ηт |
− ( |
2 |
− )/ηк |
|
η = |
|
4 |
o |
|
1 |
o |
||
|
|
|
( 3 |
− 2д) |
|
|||
|
|
|
|
|
||||
Результаты расчетов i |
цикла с |
||||||
T1 = 27 |
0 |
C и |
η |
т |
= η |
к |
= 0,85 |
|
0i |
|
0i |
|
|||
|
|
|
|
||||
в зависимости от температуры T3 и степени повышения давления
ηi = |
θ(1− τ−1 )η0тi η0кi − (τ −1) |
|
(θ −1)η0кi − (τ −1) |
||
|
= T3/T1 - степень повышения температуры в цикле; = (k-1)/k
РЕГЕНЕРАЦИЯ ТЕПЛА В ГТУ
Схема ГТУ с регенерацией тепла и Ts-диаграмма используемого цикла
qр = h4д - h2д = h6 - h2д
|
|
|
(h |
− h |
)η |
т |
− (h |
− h ) / η |
н |
|
η |
р |
= |
oi |
oi |
||||||
3 |
4 |
|
2 |
1 |
||||||
|
|
|
||||||||
|
i |
|
|
|
(h |
− h |
) |
|
||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
3 |
6 |
|
|
|
σ = (h6 − h2д ) (h4д − h2д )
(0 1) - степень регенерации, отражающая полноту использования в РТ теплоперепада h4д - h2д
РЕГЕНЕРАЦИЯ ТЕПЛА В ГТУ
Результаты расчета ηiр цикла, в котором T1 = 27 0C, T3 = 1500 0C, η0тi = ηк0i = 0,85
КОМБИНИРОВАННЫЕ ЦИКЛЫ
Максимальные КПД из существующих тепловых двигателей имеют парогазовые установки (ПГУ).
Тепловая схема и цикл ПГУ с котлом-утилизатором (КУ)
NПГУ = NГТУ + NПТУ = GгlГТУ + GпlПТУ =
= Gг (h 3− h 4д) − (h 2д− h 1) + Gп (h 6− h 7д) − (h 9д− h 8)
КОМБИНИРОВАННЫЕ ЦИКЛЫ
Действительный КПД парогазовой установки
η |
|
= |
N |
|
= |
(h |
− h |
) − (h |
− h ) + m |
(h |
− h |
) − (h |
− h ) |
||
|
|
ПГУ |
3 |
4д |
2д |
1 |
п |
|
6 |
7д |
9д |
8 |
|||
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
i |
|
Q |
|
|
|
|
(h |
− h |
|
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
3 |
2д |
|
|
|
|
|
Q1 -тепловая мощность камеры сгорания
mп - относительный расход пара, или кратность циркуляции цикла:
Q |
= G |
(h |
− h ) = Q |
= G |
(h |
− h |
) |
|
КУ |
г |
4д |
5 |
1ПТУ |
п |
6 |
9д |
|
m |
= |
G |
= |
(h |
|
− h ) |
||
п |
4д |
|
5 |
|
||||
|
|
|
|
|
||||
п |
|
G |
|
(h |
− h |
|
) |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
г |
|
6 |
|
9д |
|
|
ГТУ = NГТУ/Q1ГТУ |
ПТУ = NПТУ/Q1ПТУ |
η |
|
= |
Q |
|
КУ |
||
|
|
|
|
|
КУ |
|
Q |
|
|
|
|
|
|
|
2ГТУ |
η = |
N |
ПГУ |
= |
N |
ГТУ |
+ N |
|
= |
N |
|
+ |
Q |
Q |
N |
|
= |
|
|
|
ПТУ |
|
ГТУ |
2ГТУ |
КУ |
|
ПТУ |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
i |
Q |
|
|
Q |
|
|
Q |
|
|
Q |
Q |
Q |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
1 |
|
|
|
1ГТУ |
|
|
1ГТУ |
|
1ГТУ |
2ГТУ |
1ПТУ |
|
||
= ηГТУ + (1 − ηГТУ )ηКУ ηПТУ
КОМБИНИРОВАННЫЕ ЦИКЛЫ
Используя формулу
η ПГУ = |
|
+ − |
|
|
, |
i |
ГТУ |
ГТУ |
|
КУ |
ПТУ |
|
|
рассчитаем значение КПД парогазовой установки с относительно невысокими параметрами ее основных частей. Пусть ГТУ = 0,35, ПТУ = 0,3, КУ = 0,75. Тогда ηiПГУ = 0,49!
Оценим возможное значение ηtПГУ по формуле
ηtПГУ = − отв/ подв
отв = 28,6+273 ≈ 300К, подв = 750+273 ≈ 1000К, тогда ηtПГУ = 0,7.
Действующие современные ПГУ уже работают с КПД 60%.
ЦИКЛ ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ
1 – ядерный реактор
2 – турбоагрегат
3 - генератор
4 – конденсационная установка
5 – конденсатный насос
6 – система регенеративного подогрева питательной воды
7 – питательный насос
8 – парогенератор
9 и 10 – циркуляционные насосы
соответственно контура реактора и промежуточного контура
Схемы одно-, двух- и трехконтурной ЯЭУ