Вопрос 3. Теоретические циклы Ренкина

Вопрос 1.

Схема и принцип действия паротурбинной установки

Принцип работы ПТУ на перегретом паре.

Перегретый пар после парогенератора поступает в турбину, в которой он расширяется, и давление его уменьшается. Потенциальная энергия давления пара в турбине преобразуется в техническую работу на валу турбины, которая затем может быть преобразована в электроэнергию с помощью электрогенератора или использована для привода различных машин (компрессоров, вентиляторов, насосов т.п.). Пар после турбины поступает в конденсатор, в котором он конденсируется, за счет отбора теплоты охлаждающей жидкостью, которая забирается из окружающей среды. После конденсатора жидкость в состоянии насыщения поступает в питательный насос, в котором давление ее повышается и она подается в парогенератор, состоящий обычно из трех секций: экономайзера (подогревателя воды), испарителя (парового котла), пароперегревателя. В экономайзере вода подогревается до состояния насыщения, в испарителе вода испаряется, превращаясь в сухой насыщенный пар, в пароперегревателе этот пар превращается в перегретый пар. Затем перегретый пар поступает в турбину и цикл повторяется

Достоинства ПТУ:

- большой ресурс работы;

- надежность;

- сравнительная простота эксплуатации;

- возможность использования различных топлив.

Недостатки:

- низкая эффективность;

- усложнение конструкции при повышении эффективности;

- необходимость водоподготовки;

- высокая стоимость.

Вопрос 2. Термодинамическая модель элементов ПТУ.

(см. курсовую работу)

Вопрос 3. Теоретические циклы Ренкина

3.1 Теоретический цикл Ренкина на перегретом паре р-u, Т-s и i-s диаграммах.

1-2_s – процесс изоэнтропного расширения пара в турбине;

2_s-2' - процесс конденсации пара в конденсаторе;

2'-3_s – процесс повышения давления конденсата (воды) в изоэнтропном процессе в питательном насосе;

3_s -4 – подогрев воды в экономайзере до состояния насыщения (кипения);

4-5 – процесс испарения (парообразования) в испарителе (паровом котле);

5-1 – процесс перегрева пара в пароперегревателе.

На диаграммах можно показать удельную работу и удельную теплоту:

1) –удельная изоэнтропная работа турбины в равновесном процессе 1-2_s,.Дж/кг:

- на i-s диаграмме эта работа равна разности удельных энтальпий ;

- на р-u диаграмме – эквивалентна площади =12_sр₂р₁.

2) – удельная работа, затраченная на повышения давления конденсата (воды) в насосе в равновесном процессе 2'-3_s, Дж/кг:

- на i-s диаграмме эта работа равна разности удельных энтальпий ;

- на р-u диаграмме – эквивалентна площади =2'3_sр₁р₂ (т.к. жидкость практически несжимаема, то ). Так как удельный объем жидкости во много раз меньше удельного объема пара , то .

3) удельная теплота, подводимая к рабочему телу в экономайзере, испарителе и пароперегревателе в процессах 3_s–4; 4–5; 5–1, Дж/кг:

- на i-s диаграмме эта теплота равна разности удельных энтальпий ;

- на Т- s диаграмме – эквивалентна площади =3_s451s₁s_2’.

4) - удельная теплота, отводимая в конденсаторе в процессе 2_s-2', Дж/кг:

- на i-s диаграмме эта теплота равна разности удельных энтальпий ;

- на Т- s диаграмме – эквивалентна площади =2_s2's_2’s₁.

5) - удельная полезная работа теоретического цикла Ренкина, Дж/кг:

- на i-s диаграмме эта работа равна разности отрезков, соответствующих удельным работам турбины и насоса = = ;

- на р-u и Т- s диаграммах – это площадь, ограниченная контуром 12_s2'3_s451.

3.2 Существуют также цикл Ренкина для сухого насыщенного пара и цикл Ренкина для влажного насыщенного пара.

3.3 Термический к.п.д цикла Ренкина – это отношение полезной работы за цикл к количеству теплоты, подведенной за цикл:

,

Иногда изменением температуры и энтальпии при повышении давления воды в насосе пренебрегают и принимают и . Тогда

.