Студопедия

Главная страница Случайная страница

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Лекція №11. Цикли паросилових установок




У сучасній стаціонарній енергетиці в основному використовуються паро-ві теплосилові установки. Робочим тілом у них є водяна пара – найдешевше і найбільш поширене в природі РТ. Характерною ознакою паросилового циклу є зміна у ньому агрегатного стану водяної пари. Ідеальним циклом паросилової установки є цикл Ренкіна. Теплова схема такого циклу показана на рис. 18, а зображення на діаграмах стану – на рис.19.

Рис.18. Схема циклу Ренкіна

1 – паровий котельний агрегат; 2 – пароперегрівач; 3 – парова турбіна; 4 – генератор електричної енергії; 5 – конденсатор; 6 – помпа.

У паровому котельному агрегаті – ті (1) теплота, що виділяється при згоранні палива, передається робочому тілу – воді, яка в межах котла перетворюється спочатку в насичену суху пару, а потім у пароперегрівачі (2) – в перегріту пару з параметрами точки 1: Р1, Т1, υ1.

Із пароперегрівача пара надходить у парову турбіну (3), де розширюється і виконує роботу з обертання робочого колеса турбіни. У генераторі (4) виробляється електрична енергія, що і є кінцевою метою паросилового циклу. Із турбіни зім’ята пара виходить із параметрами т.2: Р2, Т2, υ2 та надходить у конденсатор (5). У ньому пара віддає залишки не перетвореної в роботу теплоти охолоджуючій воді. Пара при цьому конденсується і за допомогою помпи (6) знову направляється в котел. Охолоджуюча вода нагрівається у конденсаторі й повертається в навколишнє середовище. Параметри конденсату після конденсатора (5) відповідають стану т.3: Р3 = Р2, Т3 = Т2, υ3. Точка 4 характеризує стан конденсату на вході в котел: Р4 > Р3, Т4 > Т3, υ4.

 

 

Рис. 19. Цикл Ренкіна з перегрітою парою в координатах P-υ ,T-S,i-S

 

Точка 4´ на діаграмах стану рис.19 відповідає стану киплячої води при тиску Р1 = Р4 = const, а точка 4" – стану сухої насиченої пари при Р1 = Р4 = const.

Розглянемо термодинамічні процеси – складові циклу Ренкіна:

процес 1-2 адіабатний процес розширення пари на лопатках турбіни:

dq = 0, S1 = S2, q1-2 = 0; l1-2 = i1 – i2 ~ площі 1-2-3-4 у P-υ - діаграмі;

процес 2-3 ізобарно-ізотермічний процес конденсації водяної пари після турбіни, супроводжується віддачею теплоти у навколишнє середовище:

P2 = P3 = const, T2 = T3 = const, q2 = q2-3 = i3 – i2, кДж/кг;

процес 3 – 4 адіабатне стискування конденсату в помпі:

dq = 0, S3 = S4 , l3-4 = i4 – i3 = υ ·(P4 – P3), кДж/кг.

Розрахунок показує, що витрати роботи у помпі на стискування конденсату, дорівнюють 5-10 кДж/кг, що становить 0,5-0,8 % від розрахованого перепаду ентальпій і1 – і2;

процес 4-4"



P4 = P4" складається з ізобарного процесу нагрівання води до

T4′ T4" киплячого стану (4-4´) й ізобарно - ізотермічного гене-

T4′ > T4"нерування сухої насиченої пари (4´- 4") у котлі

q4-4" = i4" – i4;

процес 4"-1 ізобарний процес перегрівання пари у пароперегрівачі

P4=P4"=P1 , q4"-1 = i1 – i4".

Загальна кількість теплоти на генерування пари у процесі 4-1

 

q4-1 = i1 – i4, кДж/кг.

 

Корисна робота, що одержується у циклі,

 

l0 = l1-2 – l 3-4 = (і1 – і2) - (і4 – і3), або

l0 = q1 – q2 = (і1 – і4) - (і2 – і3), кДж/кг. (136)

Якщо прийняти, що і3 ≈ і4 , а l3-4 ≈ 0, то можна записати у вигляді:

 

l0 = і1 – і2.

За такої умови термічний ККД ідеального циклу Ренкіна буде визначатись за залежністю

, част.од.

Аналіз показує, що ККД паросилового циклу залежить від початкових і кінцевих параметрів робочого тіла:

–із підвищенням тиску Р1 й температури Т1 пари до турбіни ККД циклу збільшується. Але підвищення вказаних параметрів у реальних циклах обмежене властивостями металу. В даний час на теплових електростанціях використовується пара з температурою до 6000С і тиском до 16-18 МПа;

–із зменшенням тиску і температури на виході з турбіни 2, Т2) величина коефіцієнта корисної дії циклу збільшується. Для зменшення кінцевого тиску Р2 на виході пари з турбіни створюють вакуум за допомогою конденсатора. Вакуум 3-4 кПа відповідає температурі насичення 28-350С. При таких температурах проходить процес у реальних конденсаторах.

При зниженні тиску до 2 кПа температура Т2 зменшується до 17,20С, але підтримання такого низького вакууму проблематичне. Крім того, при зменшенні величини Р2 збільшується об’єм пари і зростають розміри конденсатора. Температура охолоджуючої води обмежена до того ж температурою навколишнього середовища.



Таким чином, нижні параметри стану робочого тіла (води) також обмежені.

Крім ККД, економічність паросилового циклу характеризується питомими витратами пари й кількості теплоти на одиницю роботи відповідно d (кг/МДж) і q (кДж/МДж), що визначаються за залежностями

– питомі витрати пари , кг/кДж;

– питомі витрати теплоти , кДж/МДж.

 

Згідно з ідеальним циклом Ренкіна працюють конденсаційні електростанції (КЕС). Збільшення величини ККД таких станцій досягається за рахунок таких заходів:

–підвищення тиску і температури пари перед турбіною;

–зменшення тиску і температури у конденсаторі;

–додаткового перегрівання пари у двоступеневих пароперегрівачах;

–використання відпрацьованої у турбіні пари для нагрівання конденсату, що подається в паровий котел.

 

Зазначені заходи дають можливість підвищити ККД паросилового циклу на 8-10%, але у реальних конденсаційних електростанціях величина ККД не перевищує 35-40%. При цьому до 50% теплоти витрачається в конденсаторі. Отже, половина теплоти віддається охолоджуючій воді й марно втрачається у навколишньому середовищі.

 


mylektsii.ru - Мои Лекции - 2015-2019 год. (0.015 сек.)Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав Пожаловаться на материал