Глава 11 циклы паросиловых установок мгд-генератор

§ 11.1. Цикл карно во влажном паре и его недостатки

Паросиловые установки (ПСУ) отличаются от газотурбинных двигателей и двигателей внутреннего сгорания тем, что рабочим телом служит пар ка­кой-либо жидкости (обычно водяной пар), а продукты сгорания топлива яв­ляются лишь промежуточным теплоносителем.

Наиболее совершенным идеальным циклом , как известно, является цикл Карно. Паротурбинная установка, работающая по циклу Карно, должна со­стоять из парового котла, парового двигателя, конденсатора и компрессора. Цикл Карно, где в качестве рабочего тела используется влажный насыщен­ный пар, в Ts- pν- координатах представлен на рис. 11.1, 11.2. Рассмотрим цикла: 1-2 - адиабатный процесс расширения пара в цилиндре дви­гателя; 2-3 - конденсация пара в конденсаторе; 3-4 - сжатие пара в компрес­соре; 4-1 - парообразование (кипение) в котле.

Термический кпд цикла Карно с насыщенным паром в качестве рабочего тела определяется по формуле

_.

Рис. 11.1

Рис. 11.2

Паросиловые установки, работающие по циклу Карно, имеют столь суще­ственные недостатки, что делает нецелесообразным их применение. Главные из этих недостатков следующие. Процесс конденсации пара 2-3 осуществля­ется не полностью. В связи с чем сжатию в компрессоре будет подлежать влажный пар, имеющий большой объем ν₃. Это приводит к необходимости использования цилиндра компрессора больших размеров. Размеры цилиндра возрастают также с увеличением давления пара в котле и с уменьшением в конденсаторе, т.е. при переходе к режимам с большими разностями темпера­тур T₁ - Т₂, которые приводят к наиболее высокому кпд. Кроме того, влаж­ность пара х₂ в конце процесса адиабатного расширения 1-2 оказывается достаточно высокой, что не позволяет применять паровые турбины вследст­вие эрозии турбинных лопаток.

Таким образом, главный недостаток цикла Карно во влажном паре за­ключается в необходимости использования громоздкого компрессора и больших затратах работы на сжатие пара в процессе 3-4, которые равны площади 54365.

§ 11.2. Основной цикл псу-цикл ренкина

Ввиду перечисленных выше недостатков парового цикла Карно за иде­альный цикл паросиловой установки принят другой специальный цикл, на­зываемый циклом Ренкина. Этот цикл может быть осуществлен в паросило­вой установке, приведенной на рис. 11.3.

В паровом котле ПК за счет теплоты сжигаемого топлива происходит процесс превращения воды в пар. В пароперегревателе ПП он доводится до необходимых начальных параметров р1, Т1. На лопатках паровой турбины ПТ происходит преобразование теплоты в работу и затем в электрическую энергию в электрогенераторе ЭГ. Отработавший пар в конденсаторе К кон­денсируется с передачей теплоты охлаждающей воде О.В. Полученный кон­денсат конденсатным (питательным) насосом ПН подается в водяной эконо­майзер ВЭ, служащий для подогрева воды, а затем в котел .Цифрами обозначены характерные точки процессов цикла Ренкина, представленного на диаграммах в pv-, Ts- и is - координатах.

Рис. 11.3

Рис. 11.4

На рис. 11.4, 11.5, 11.6 цикл Ренкина изображен на Ts-, pv- и is- диа­граммах. Рассмотрим процессы цикла: 1-2 - адиабатное расширение пара на лопатках паровой турбины; 2-3 - конденсация пара в конденсаторе; 3-4 -сжатие воды в конденсатном насосе; 4-5 - подогрев воды до температуры ки­пения в водяном экономайзере и котле; 5-6 - парообразование в котле; 6-1 -перегрев пара в пароперегревателе.

Рис. 11.5

Рис. 11.6