10. Цикли псу (паросилових установок)

Паросилові установки встановлюються на теплових електростанціях (ТЕС). Якщо на станції одночасно виробляється електроенергія та теплота у вигляді гарячої води і пари (комбінований спосіб вироблення), то таку станцію називають ТЕЦ - теплоелектроцентраль. Якщо на станції виробляють тільки електроенергію, а теплота виробляється на районної або промислової котельні (роздільний спосіб вироблення), то такі станції називають конденсаційними (КЕС). ТЕС працюють по циклу Ренкіна.

Принципова схема паросилової установки

Процеси циклу Ренкіна: 1-2 - адіабатне розширення пари в паровій турбіні 3. При цьому пара виконує роботу з обертання ротора турбіни, а разом з ним і ротора електрогенератора 4, у якому виробляється електроенергія. Механічна енергія перетворюється в електричну. 2-3 – конденсація пари в конденсаторі 5, відвід теплоти q2 у навколишнє середовище охолоджувальною водою. 3-4 - адіабатний стиск конденсату в насосі 6. 4-5 - ізобарний підігрів води до температури кипіння в паровому котлі 1.

Цикл Ренкіна в р-v і Т-s координатах

5-6 - ізобарно-ізотермічний процес паротворення в котлі 1.

6-1 - ізобарний підігрів пари в пароперегрівнику 2.

Теплота q₁ підводиться у процесах 4-5, 5-6, 6-1 площа а-3-4-5-6-1-2-b-a; теплота q₂ відводиться в процесі 2-3 – площа а-3-2-b-а. Робота циклу l_ц і теплота q_ц обмежуються 1-2-3-4-5-6-1. Термічний к.к.д.

Зі збільшення параметрів пари перед турбіною (Р₁ і t₁) і зниженням параметрів пари після турбіни (Р₂) термічний к.к.д. підвищується.

Шляхи підвищення ефективності циклів:

1. Регенеративний - конденсат після конденсатора 5 підігрівається у встановлюваних підігрівниках.

2. Із вторинним перегрівом пари - після первинного пароперегрівника, пара адіабатно розширюється в частині високого тиску турбіни (ЧВТ), потім знову перегрівається у вторинному пароперегрівнику й розширюється в частині низького тиску турбіни (ЧНТ).

3. Парогазовий цикл - комбінується ГТУ і ПСУ.

4. Бінарний цикл - ртуть і вода здійснюють цикл Ренкіна - ртуть при більш високих параметрах, вода - при більш низьких.

У всіх циклах величина збільшується.

Регенеративний цикл	Цикл зі вторинним перегрівом пари
2-2' – ступінчастий підігрів конденсату	1-2 – розширення в ЧВТ 1'-2' – розширення в ЧНТ
Схема установки парогазового циклу: 1-котел; 2-пароперегрівник; 3-газова турбіна; 4-газоводяний теплообмінник; 5-парова турбіна; 6-конденсатор; 7-відцентровий компресор.	Бінарний цикл

11. Холодильні установки

Призначені для охолодження температури тіл нижче навколишнього середовища. Вони складаються з пристроїв для стискування та розширення робочого тіла. Робочі тіла називають холодоагентами. Якщо робоче тіло розширюється зі здійсненням роботи, то такий пристрій називається детандером. Розширення холодоагентів без здійснення роботи відбувається в дросельних пристроях. Розрізняють холодильні установки: повітряні – робоче тіло – повітря; парові – робочі тіла – пари речовин – парокомпресійні, абсорбційні, пароежекторні; установки, що не містять робочих тіл (ефект Зеебека й Пельтье). Кількість теплоти, відібраної охолоджуваним середовищем в одиницю часу, називається холодопродуктивністю (Q₀, кДж/год.). Ефективність установки – холодильний коефіцієнт, і 0<ε<1.

1. Парокомпресійна установка: 1-2 – необоротний процес дроселювання рідкого холодоагенту та утворення вологої насиченої пари у вентилі 1; 2-3 – відбір теплоти q₂ за рахунок різниці температур у камері охолодження 2 і всередині випарника 3. Теплота витрачається на випаровування крапель холодоагенту; 3-4 – стискування пари в компресорі 4; 4-5 – охолодження перегрітої пари в конденсаторі 5; 5-1 – конденсація пари в конденсаторі, відведення теплоти q₁.

Принципова схема парокомпресійної установки	Цикл парокомпресійної холодильної установки в Т-s координатах

2. Абсорбційна установка: холодоагент дроселюється у вентилі 1 і в стані вологої насиченої пари надходить у випарні камери охолодження 2, де відбирається теплота q₂.

Принципова схема абсорбційної холодильної установки

Пара потім поглинається ненасиченим розчином агента в абсорбері 4 і насосом 6 подається в парогенератор 5 і випаровується за рахунок підведення теплоти. Пара з парогенератора надходить у конденсатор 8, переходить у рідину, а слабонасичений розчин надходить в абсорбер через вентиль 7.

3. Пароежекторна установка: 1-2 – необоротне дроселювання у вентилі 1; 2-3 – випаровування крапель у випарнику 3; відведення теплоти q₂ з камери 2; 1-6 – підігрів холодоагенту в парогенераторі 4; 6-7 – випаровування в парогенераторі 4; 7-8 – розширення пари в соплі 6; 8-3 – змішування пари у камерах 5 і 7; 4-5 – стискування змішаної пари у дифузорі 8; 5-9-1 – охолодження перегрітої пари й наступна його конденсація в конденсаторі 9.

Принципова схема паро ежекторної установки	Цикл пароежекторної установки в Т-s координатах