Цикл паросиловой установки

В отличие от двигателей внутреннего сгорания в паросиловых установках продукты сгорания топлива непосредственно не участвуют в рабочем цикле, они являются лишь источником теплоты, а рабочим телом служит пар какой–либо жидкости. Принципиальная схема паросиловой установки, работающей на водяном паре, представлена на рис. 5.9,

где 1– паровой котел;

2 – пароперегреватель;

3 – паровая турбина, выполняющая функции расширительной машины;

4 – электрогенератор;

5 – конденсатор;

6 – питательный насос.

В котле вода нагревается и превращается в насыщенный пар, а в пароперегревателе – в перегретый пар. Перегретый пар поступает в турбину, где, расширяясь, совершает полезную работу. После турбины отработанный пар конденсируется, а конденсат питательным насосом снова подается

в котел. Рис. 5.9

На основании длительного исследования свойств водяного пара и работы паровых машин шотландский ученый У.Д. Ренкин создал теоретический цикл паросиловой установки, который носит его имя. На рис. 5.10 и 5.11

Представлен циклРенкина в pv и Ts- координатах.

Рис. 5.10 Рис. 5.11

Основными процессами здесь являются:

1–2 – адиабата расширения перегретого пара в турбине;

2–3 – изотерма конденсации пара;

3–4 – подача воды насосом в котел;

4–5 – подогрев воды в котле;

5–6 – образование влажного пара в котле;

6–1 – перегрев насыщенного пара в пароперегревателе.

Процесс 4 –5 – 6 –1 – изобарный.

Подвод и отвод тепла в цикле происходит при постоянном давлении. Тогда количество теплоты в процессе 4–5–6–1, используемой для нагрева воды, парообразования и перегрева, выразим через энтальпии:

q₁ = i₁ – i₄,

где i₁ и i₄ – энтальпия перегретого пара и энтальпия конденсата, соответственно.

Количество теплоты, отводимой в процессе конденсации пара, будет равно:

q₂ = i₂ – i₃ .

Воспользовавшись значениями q₁ и q₂ , находим термический КПД цикла паросиловой установки:

. (5.7)

С увеличением температуры перегретого пара термический КПД цикла возрастет, т.к. полезно используемая теплота увеличится. Повышение начальных параметров пара от p₁ = 10 МПа и T₁= 510 ^оС до сверхкритических

( p₁ = 30 МПа и T₁ = 650 ^оС) приводит к увеличению КПД установки на 15...18 %. Увеличение КПД происходит и при снижении давления отработавшего пара.