Цикл Ренкина на сухом насыщенном и перегретом паре

Перечисленные выше недостатки частично могут быть устранены, если отвод теплоты от влажного пара в конденсаторе производить до тех пор, пока весь пар не превратится в конденсат (x=0). В этом случае сжатию перед подачей в котел будет подвергаться не пар большого удельного объема, а конденсат и вместо громоздкого компрессора можно использовать компактный водяной насос. Такой цикл впервые был предложен шотландским физиком Ренкиным.

В цикле Ренкина, который представлен на рис.4.3, процесс конденсирования 2-3 заканчивается переходом всего влажного пара в жидкое состояние в точке 3 (х=0), что вместо компрессора позволяет использовать водяной насос.

Рис. 4.3. Цикл Ренкина (в турбину подается сухой насыщенный пар)

В цикле Ренкина для условий вышеприведенного примера отношение объемов (рис. 4.3) против 0,55 в цикле Карно; соответственно уменьшаются и размеры водяного насоса по сравнению с компрессором; затраты работы на привод насоса чуть больше 1 % от работы парового двигателя против 36 % в цикле Карно. Однако термический КПД цикла Ренкина не выше, чем цикл Карно, т.е. < , но здесь меньше влияния необратимых процессов сжатия влажного пара, а также замена компрессора на насос уменьшает потребление энергии на приводе.

Для повышения КПД цикла Ренкина применяется так называемый метод перегрева пара в специальном элементе парового котла - в пароперегревателе. Соответствующая технологическая схема установки приведена на рис. 4.4.

Рис. 4.4. Схема паротурбинной установки с пароперегревателем:

КТ - котел; ПП - пароперегреватель;

ПТ - паровая турбина; КН - конденсатор; Н - насос

Основной цикл ПТУ, работающей по циклу Ренкина с перегревом пара изображен на Тs - и hs – диаграммах (см. рис. 4.5).

Рис. 4.5

Цикл состоит из 6 последовательных процессов:

1-2 -адиабатное расширение пара в турбине (рабочий ход);

2-3 -изобарный отвод теплоты в конденсаторе q_{о т};

3-4 -адиабатное сжатие конденсата и подача его в котел;

4-5 -нагрев конденсата до температуры насыщения путем подвода теплоты ;

5-6 -изобарное парообразование (превращение кипящей воды в сухой насыщенный пар x=1);

6-1 -перегрев сухого насыщенного пара в пароперегревателе с подводом теплоты .

Как следует из Ts- и hs- диаграмм, подвод теплоты осуществляется изобарно (при р₁= const, dp=0), а для этого условия из I закона термодинамики δq=dh - v∙dp следует δq = dh=> Δq_a-b=Δh. Это означает, что при изобарном парообразовании подводимая теплота полностью расходуется на приращение энтальпии. Последнее заключение позволяет определить величину подводимой теплоты следующим образом

.

Аналогично определяется величина отводимой от отработанного пара теплоты

q_от=h₃-h₂.

Date: 2016-02-19; view: 988; Нарушение авторских прав