11.2. Цикл Ренкина. Пути повышения экономичности п.С.У.

Цикл Ренкина является термодинамическим циклом П.С.У., предусматри-

вается полная конденсация пара в холодильнике.

Р

паровой пароперегреватель

котел 1’ линия 1’ – 1

0 1

водяной турбина

насос

3 2

V

Цикл Ренкина состоит из:

0 – 1 ― изобары подвода теплоты в теплоотдатчике;

1 – 2 ― адиабаты расширения пара в паровом двигателе;

2 – 3 ― изобары, отвод теплоты в теплоприемнике;

3 – 0 ― изохоры, повышение давления в питательном насосе.

Цикл Ренкина отличается от цикла Карно для насыщенного пара следующим: полной конденсацией отработанного пара (что позволяет вместо громоздкого компрессора применить компактный насос), а также использование

перегретого пара в точке 1, что обеспечивает >> высокий η_т П.С.У.

η_{t ц. Ренкина} =

η_t = ― 1 – я характеристика ПСУ.

α = ; ― 2 – я характеристика ПСУ.

2 – я характеристика ПСУ:

α – удельный расход пара, который характеризует количество пара, необходимого для выработки 1 кВт ∙ ч энергии (3600 Дж). Удельный расход пара определяет размеры агрегатов: чем он >, тем > пара приходится вырабатывать для получения той же мощности.

η _{ц. Ренкина} даже в установках с высокими параметрами пара не превышает 50 %.

Существует 2 пути повышения экономичности ПСУ:

1. повышение параметров пара перед турбиной, т.е. за счет >> его t º_нач. и р;

2. усложнение схем ПСУ.

1 – ый путь повышения экономичности ПСУ приводит к >> теплоперепада процесса расширения по турбине i₁ – i₂ и, как следствие, к >> удельной работы и КПД цикла. При этом >> теплоперепада (i₁ – i₂) по турбине можно осуществить и за счет некоторого снижения противодавления в конденсаторе установки, т.е. за счет << р₂.

Повышение экономичности этим путем связано с решением ряда трудных технических задач, в частности использование высоколегированных, жаропрочных материалов для изготовления турбины.

Эффективность можно значительно повысить за счет дальнейшего использования теплоты отработавшего пара для отопления, горячего водоснабжения, сушки материалов и т.д. С этой целью охлаждающая вода, нагретая в конденсаторе, не выбрасывается в водоем, а прокачивается через отопительные установки теплового потребителя.

В таких установках станция вырабатывает механическую энергию в виде полезной работы на валу машины и теплоту для отопления. Такие станции называют теплоэлектроцентралями (ТЭЦ).