Общие сведения о цикле Ренкина.

В основе работы паросиловых установок лежит идеальный цикл Ренкина. В этом цикле нет потерь на трение, нет потерь тепла в котле, все процессы протекают обратимо, в частности процесс расширения пара в турбине протекает без теплообмена пара с окружающей средой, т.е. адиабатно.

На рис.1 изображен цикл Ренкина с перегревом пара на диаграмме Т-s состояний воды и водяного пара.

В этом цикле теплота подводится в изобарных (p=const) процессах 3—4 (подогрев воды до температуры кипения), 4—5 (парообразование), 5—1 (перегрев пара). Теплота q₁, подведенная к 1 кг рабочего тела в изобарном процессе, равна разности энтальпий в конечной h₁ и начальной h₂ точках процесса:

Отвод теплоты q₂ в конденсаторе осуществляется также по изобаре 2—3, поэтому:

Работа l, совершенная паром при расширении в турбине равна:

Следовательно, термический КПД цикла Ренкина будет равен (если не учитывать ничтожного повышения температуры воды в насосе):

Рисунок 1. Цикл Ренкина с перегревом пара:

1—2 - процесс расширения пара в турбине;

2—3 - процесс конденсации пара в конденсаторе;

3—4 - подогрев воды в паровом котле;

4—5 - процесс парообразования в котле;

5—1 - процесс перегрева пара в пароперегревателе.

Задача 1.

В пароперегреватель парового котла пар поступает при абсолютном давлении Р₁ и степени сухости х₁. Из перегревателя пар поступает в паровой двигатель, где адиабатно расширяется до давления Р₂. Определить:

1. Параметры характерных точек цикла (точки а, 1, 2, 3, 4, 5).

2. Количество тепла, сообщаемое 1 кг пара в перегревателе, если известно, что на входе в конденсатор сухость пара х₂. Потерей давления в перегревателе пренебречь.

3. Общее количество подведенного и отведенного к рабочему телу тепла.

4. Работу и КПД цикла.

Представить процессы расширения и перегрева на диаграмме p-v, s-T и h-s.

Значения Р₁ и х₁ выбрать из таблицы по последней цифре номера зачетной книжки.

Значения Р₂ и х₂ выбрать из таблицы по предпоследней цифре номера зачетной книжки.

Рисунок 2. Р-v диаграмма состояний воды и водяного пара.

Рисунок 3. Т-s диаграмма состояний воды и водяного пара.

Рисунок 4. h-s диаграмма состояний воды и водяного пара.