Цикл Ренкина

Принципиальная схема паросиловой установки, работающей по циклу Ренкина: а) с насыщенным паром, б) с перегретым паром.

1 – паровой котел; 2 – нагреватель; 3 – турбина; 4 – генератор; 5 – конденсатор; 6 – насос.

В конденсаторе при Р = const пар полностью конденсируется.

Цикл Ренкина c насыщенным паром

4-1 – подвод тепла (парообразование);

1-2 – адиабатное расширение;

2-2' – конденсация в конденсаторе;

2'-3 – адиабатное сжатие воды в насосе от Р₂ до Р₁;

3-4 – подвод тепла (нагрев конденсата до t кипения)

Цикл Ренкина с перегретым паром

Цикл Ренкина с перегретым паром состоит: 3-4 – нагрев воды до t_н при Р₁; 4-5 – парообразование при P₁ = const; 5-1 – перегрев пара; 1-2 – адиабатное расширение пара в турбине; 2-2' – конденсация пара в конденсаторе при P₂ = const; 2'-3 – адиабатное сжатие воды в насосе.

q₁ = пл. a,2', 3,4,5,1,2,b;

q₂ = пл. a,2',2,b,a;

ℓ = пл. 2',3,4,5,1,2,2';

q₁ = i₁ –i₃: q₂ = i₂-i_2'

Цикл Ренкина с промежуточным перегревом пара

Принципиальная схема ПТУ с вторичным перегревом пара:

1 – паровой котел; 4, 2 – паронагреватель;

3, 5 – турбины; 6 – генератор; 7 – конденсатор; 8 – насос.

Степень сухости пара ниже  0,88 не допускается. Уменьшением конечной влажности является перегрев пара. Полное расширение пара от Р₁ до Р₂ разбивают на 2 (или более) интервала, каждый из которых осуществляется в отдельных секциях турбины.

Из паронагревателя 2 пар поступает на турбину высокого давления 3, где расширяется до Р₂, после этого поступает в перегреватель 4 для перегрева при Р₂ = const. Затем пар направляется в турбину низкого давления 5.

Однократный перегрев пара:

1 – начальное состояние перегретого пара; 2 – конечное состояние

(за турбиной).

Двукратный перегрев пара:

1-с – расширение в турбине высокого; давления; c-d – перегрев; d-n – расширение в промежуточной турбине; n-c – перегрев; с-2 – расширение в турбине низкого давления.

В ТЭЦ в турбинах с противодавлением Р₂ = 2-5 ат пар с t₂ = 110-150 ºС отводят в сеть, при этом η_t – уменьшается, а η_q –увеличивается до 1.

ТЭЦ по мощности и протяженности тепловых сетей занимала 1-е место в СССР.

Принципиальная схема ТЭЦ:

1 – котел; 2 – перегреватель; 3 – турбина; 4 – накопительный бак; 5 – насос.

1. 123451 – конденсационный цикл;

2. 12'3'451 – теплофикационный;

для I: ℓ = пл. 123451;

q₂ = пл. А32,А;

для II: ℓ' = пл. 12'3'451;

q'₂ = пл. А'3'2'В;

видно, что ℓ > ℓ'; q₂< q'₂.

Вопросы для самоконтроля

1. Зачем рассматривается цикл Карно для пара?

2. Чем ограничивается возможность увеличения термического к.п.д. цикла Карно для пара?

3. От каких параметров и как зависит η_t цикла Ренкина?

4. Как меняется степень сухости пара за турбиной при увеличении давления пара перед турбиной при постоянной начальной температуре?

5. В чем вред работы турбины на паре с большой степенью влажности?

6. Как влияет начальная температура перегретого пара на степень сухости его при выходе из турбины?

7. Для чего применяется вторичный перегрев пара? Что дает и как осуществляется регенеративный подогрев питательной воды?

8. В чем сущность и экономическая целесообразность совместной выработки электроэнергии и тепла?

9. Какой параметр характеризует экономичность работы теплоэлектроцентрали?

Тема: ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ