Влияние основных параметров на величину к. п.д. цикла Ренкина

Исследование термического к. п. д. цикла Ренкина при различных начальных и конечньй состояниях пара позволяет сделать вывод, что с увеличением начального давления и начальной температуры пара' и понижением конечного давления в конденсаторе к. п. д. паротурбинной установки растет. Выясним влияние этих параметров на величину к. п. д. цикла Ренкина.

Влияние начального давления пара. При увеличении начального давления пара и одном и том же конечном давлении в конденсаторе термический к. п. д. паротурбинной уста­новки значительно увеличивается, а удельный расход пара умень­шается.

Увеличение начального давления с p₁ до р'₁ связано с повыше­нием температуры насыщенного пара, т. е. с повышением сред­ней температуры подвода теплоты, что ясно видно из Ts-диаграммы (рис. 19-7, а). Возрастание средней температуры подвода теплоты и отвода теплоты в конденсаторе при p-const приводит к увеличению • к. п. д. цикла. Следовательно, не начальное давление является при­чиной увеличения к. п. д. паросиловой установки, а увеличение средней температуры подвода теплоты. Из is-диаграммы (рис. 19-7, б) также можно установить, что с увеличением начального давления пара увеличивается адиабатное теплопадение h₁, но повышается конечная влажность пара и капли воды разрушают лопатки по­следних ступеней турбины. Конечная влажность пара свыше 13— 14% не допускается.

Значительное увеличение к. п. д. с ростом начального давления пара имеет огромное значение в повышении экономичности работы паротурбинных установок. В настоящее время осваиваются давле­ния до 300 бар.

Влияние начальной температуры пара. При повышении начальной температуры пара происходит увеличение к. п. д. паротурбинного цикла, так как увеличивается среднеин-тегральная температура подвода теплоты и при этом растет адиабат­ное теплопадение h (рис. 19-8). Увеличение к. п. д. цикла будет более значительным, если с увеличением температуры будет воз­растать и начальное давление пара. Например, при начальном дав­лении в 20 бар и повышении температуры с 400° С до 550° С к. п. д. цикла увеличивается с 0,332 до 0,355. Если же одновременно будет увеличиваться и давление, например, до 200 бар при тех же усло­виях, то к. п. д. цикла будет увеличиваться с 0,405 до 0,434.

Одновременно с увеличением начальной температуры умень­шается удельный расход пара. В настоящее время используют пар с температурой до 565° С и осваивается пар с температурой до 600°С и выше. Повышение температуры перегрева пара ограничи­вается свойствами металла, из которого сделаны трубы, выдержи­вать большие давления при высоких температурах, т. е. конечные параметры пара определяются наличием относительно дешевых жаропрочных металлов.

Влияние конечного давления в конден­саторе. Понижение давления в конденсаторе является особенно эффективным средством для повышения термического к. п. д. паро­вого котла. Из is-диаграммы (рис. 19-9) видно, что понижение дав­ления в конденсаторе значительно уменьшает среднеинтегральную температуру отвода тепла и увеличивает адиабатное теплопаденне h, а следовательно, и к. п. д. цикла. Например, при начальном дав­лении в 100 бар, t₁ — 600° С и конечном давлении 1 бар к. п. д. цикла равен 0,308. При понижении давления в конденсаторе до 0,3 бар к. п. д. цикла увеличивается до 0,356. При уменьшении дав­ления до 0,05 бар, что соответствует температуре насыщения 33 С, к. п. д. цикла возрастает до 0,417. Однако выбор конечного давле­ния в конденсаторе определяется температурой охлаждающей воды, так как для интенсивного теплообмена разность температур между паром и охлаждающей водой должна быть 10÷15° С.