Цикл Ренкина на перегретом паре. Рис. 1.27. Цикл Ренкина на перегретом паре

Рис. 1.27. Цикл Ренкина на перегретом паре

Данный цикл отличается от цикла Ренкина на насыщенном паре

только наличием дополнительного перегрева по линии 6-1. Перегрев осуществляется в пароперегревателе, являющемся элементом парового котла.

Термический КПД цикла определяется по обычному уравнению

.

Подвод теплоты осуществляется при в процессах: 4-5 – подогрев воды до температуры кипения; 5-6 – парообразование; 6-1 – перегрев пара.

Для изобарного процесса подвода теплоты:

.

Теплота отводится в конденсаторе по изобаре 2-3:

.

Термический КПД цикла по другому можно записать:

.

Если не учитывать незначительного повышения температуры при адиабатном сжатии воды в насосе, то и

,

где - энтальпия кипящей воды при давлении .

Соответственно КПД идеального цикла Ренкина определяется значениями энтальпий пара до турбины h₁ и после нее h₂ и энтальпий воды находящейся при температуре кипения t₂. Значения перечисленных энтальпий определяются тремя параметрами цикла:

1. Давлением пара перед турбиной p₁;

2. Температурой пара перед турбиной Т₁;

3. Давлением за турбиной р₂.

Методы повышения КПД цикла Ренкина:

1) Повышение давления пара перед турбиной p₁ . С увеличением давления p₁ при постоянных Т₁ и р₂ полезная работа цикла возрастает, соответственно увеличивается КПД.

2) Повышение температуры пара перед турбиной Т₁.Как правило применяется комбинирование повышения температуры с повышением давления пара перед турбиной p₁ . Повышение начальных параметров пара определяется уровнем развития металлургии, поставляющей материалы для котлов и турбин. Получение пара с температурой 535-565 ⁰С стало возможным лишь благодаря применению низколегированных сталей, из которых изготавливаются пароперегреватели и горячие части турбин. Переход на более высокие параметры (580-650 ⁰С) требует применения дорогостоящих высоколегированных (аустенитных) сталей

3) Уменьшение давления пара за турбиной р₂. В результате уменьшается средняя температура отвода теплоты при почти неизменной Т₁, полезная работа цикла возрастает, соответственно увеличивается КПД. Давление за турбиной определяется температурой охлаждающей воды в конденсаторе. Температура насыщенного пара в конденсаторе составляет обычно 25 - 35 ⁰С, а абсолютное давление этого пара соответственно 3 – 5 кПа. Дальнейшее снижение р₂, ограничено отсутствием естественных охладителей с более низкой температурой.