Цикл паротурбинной установки

      Здравствуйте! Современная теплоэнергетика базируется во многом на паровых теплосиловых установках. Продукты сгорания топлива в этих установках являются лишь промежуточным теплоносителем, а рабочим телом служит чаще всего водяной пар. В качестве двигателя па тепловых электрических станциях преимущественно применяются паровые турбины, которые являются основным типом энергетических двигателей. Паровые турбины используются также в металлургии для привода турбовоздуходувок и как двигатели для морских судов. Как и газотурбинные установки, паровые турбины могут работать при больших оборотах вала, что позволяет получить большую мощность двигателя при сравнительно малых размерах.

     Схема паротурбинной (паросиловой) установки показана на рис. 1, а Ts-диаграмма цикла установки — на рис. 2. По этому же циклу работают паровые машины, которые вследствие их низкой экономичности и других недостатков в настоящее время в основном вытеснены паровыми турбинами и двигателями внутреннего сгорания. Паровые машины применяются ограниченно как судовые двигатели и двигатели паровозов.

Схема и цикл паротурбинной установки

Поступающая в котельный агрегат 1 (рис. 1) питательная вода нагревается в нем до температуры парообразования Тн (изобара a на рис. 2). Затем в котлоагрегате при постоянном давлении происходит процесс парообразования (участок изобары bс) и перегрева пара в пароперегревателе 2 (изобара cd). Перегретый пар, состоянию которого соответствует точка d, поступает в паровую турбину 3, где происходит его адиабатное расширение (адиабата de). Кинетическая энергия потока пара используется для вращения ротора паровой турбины, которая вращает электрогенератор 4. Отработавший пар при давлении 2,5—5 кПа поступает в конденсатор 5, где, соприкасаясь с трубками 6, по которым движется охлаждающая вода, конденсируется. Образовавшийся конденсат насосом 7 подается в котельный агрегат 1.

      Площадь abcdfga на Ts-диаграмме (рис. 2) соответствует количеству подведенной теплоты q1 в цикле, а площадь aefga эквивалентна количеству отводимой теплоты q2. Заштрихованная площадь равна количеству теплоты, превращенной в работу l. Подвод и отвод теплоты в цикле происходит при постоянном давлении, поэтому ее количество в обоих случаях эквивалентно соответствующей разности энтальпий: q1 = i1—ik и q2=i2-iк, где i1, i2 и iк — значения энтальпии соответственно перегретого пара, отработавшего пара и конденсата.

     Термический к.п.д. цикла равен:

Фор.1

Анализ цикла паротурбинной установки с помощью Ts — диаграммы показывает, что экономичность цикла зависит от начальных и конечных параметров пара.

Рис.3.

С увеличением температуры перегретого пара (точка d' на рис. 3.) термический к.п.д. цикла возрастает, так как при этом к основному циклу abcdea прибавляется дополнительный цикл edd'fe. Повышение начальных параметров пара от р = 10МПа, t = 510 °С до сверхкритических (р = 30 МПа, t = 650 °С) приводит к увеличению к.п.д. установки на 15—18%.

     Увеличение к. п. д. происходит и при снижении давления отработавшего пара. Это объясняется тем, что при снижении давления пара после турбины (например, от р2 до р'2) уменьшается количество отводимой теплоты в цикле (площадь aegha). Термический к. п. д. рассмотренного цикла abcdea, как видно из Ts-диаграммы, меньше к. п. д. соответствующего цикла Карно ab'dea, который осуществляется в том же интервале температур. Исп.литература: 1) Теплотехника, под редакцией А.П. Баскакова, Москва, Энергоиздат, 1982. 2) Теплотехника, Бондарев В.А., Процкий А.Е., Гринкевич Р.Н. Минск, изд. 2-е,"Вышейшая школа", 1976.


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *