Определение параметров пара в крайних точках цикла

Параметры пара в крайних точках цикла паросиловой установки определяются по i – sдиаграмме для водяного пара или же по таблицам водяного пара (табл. 3.1.4, 3.1.5).

Удобнее определить вначале параметры пара перед паровой турбиной III.

Так как известны значения давления и температуры пара перед турбиной, то положение точки 1 на диаграмме i – sнаходятся на пересечении изобары P₁ = 5 МПа = 50 бар и изотермы t₁=500º C.

Рис. 3.1.7. Процесс расширения в координатах i – s.

Определив местонахождение точки 1, находим значение энтальпии i, удельного объема υ, энтропии S и т. д.

Точка 1.

В идеальном цикле Ренкина расширение пара в турбине происходит без потерь на трение и без теплообмена с внешней средой (адиабатически). Адиабата в координатах i – sидет вертикально и, опустив ее до пересечения с изобарой P₂, находим точку 2.

Точка 2.

P₂ = 0,01 Мпа = 0,1 бар;

I₂ = 2215 кДж/кг;

υ₂= 12,1 м³/кг; S₂ = S₁ = 6,99 кДж/кг∙К;

i = и +Р; υ = 2215 – 0,01∙12,1 = 2215 – 121 = 2094 кДж/кг.

В точке 2 пар является влажным и поэтому для состояния точки 2 по данным табл. 3.1.4 можно найти энтальпию i, удельный объем υ, энтропию S для жидкости и пара в этом состоянии.

Так при P₂ = 0,01 МПа и t = t_s= 45,8 ºC, по данным табл. 3.1.4, удельный объем воды в точке 2 составит υ′₁ = 0,001 м³/кг, удельная энтальпия воды i₁ = 191,8 кДж/кг, а удельная энтропия воды S ′₁ = 0,4764 кДж/кг∙К.

Соответственно для пара эти значения в точке 2 составят:

υ″₂ = 14,7 м³/кг; i″₂ = 2583,9 кДж/кг;

S″₂ = 8,149 кДж/кг∙К.

Удельный объем насыщенного пара, как смеси воды и пара, равен

υ₂ = υ′₂ = x(υ″₂ - υ′₁)

Удельная энтальпия влажного пара

i₂ = i′₂ + x (i″₂ - i′ ) = i′₂ + x∙r,

где x – паросодержание или сухость пара.

В точке 2 по диаграмме i - s 0,845.

Соответственно влажность пара

y = 1 – x = 1 – 0,845 = 0,155.

Температуру влажного насыщенного пара в i – sдиаграмме находят следующим образом. Из точки 2 по изобаре поднимаемся вверх до пересечения с верхней пограничной кривой (x = 1) и смотрим, какая температура соответствует этой точке. Эта температура и будет равна температуре влажного насыщенного пара при давлении P₂ в искомой точке 2. В данном случае t₂ = 45 ºC.

Конденсация отработанного пара в конденсаторе (2–3) осуществляется при постоянном давлении Р = idem. Параметры пара в точке 3 определяются по табл. 3.1.4, по давлению в конденсаторе для воды в состоянии насыщения. По табл. 3.1.4 (x = 0) для P₂ = P₃ = 0,01 МПа имеем t₂ = t₃ = 45,8 ºC, υ₃ = 0,001 м³/кг, i₃ = 191,8 кДж/кг, S₃ = 0,4764 кДж/кг∙К.

В результате повышения давления воды насосом V на линии 3 – 4 давление ее становится равным давлению в котле 1, то есть Р₁ = 5 МПа. Остальные параметры в этом процессе практически остаются без изменений, в том случае и удельный объем в силу несжимаемости жидкости. Так что точки 3 и 4 в координатах Т–s и i – sсовпадают.

Работа, затрачиваемая при этом в насосе, невелика в силу того, что удельный объем жидкости очень мал υ₃ = 0,001 м³/кг

W_3,4 = - υ₃∆Р = - 0,001 (5 - 0,01) = - 4,99 кДж/кг.

Поэтому величину этой работы по сравнению с работой, которую получаем при расширении пара в турбине (i₁ – i₂ = 3460 – 2215 = 1245 кДж/кг), в конечном результате можно не учитывать.

Процессы нагрева воды до температуры кипения (процесс 4 – 5), парообразования до получения сухого насыщенного пара (процесс 5 – 6) и перегрев пара в паронагревателе (процесс 6 – 1) осуществляются при постоянном давлении Р₁ = 5 МПа.

Параметры воды и пара в точках 5 и 6 определяются по табл. 3.1.4 по давлению Р₁ = 5 МПа для воды и пара в состоянии насыщения (х = 0 и х = 1).

Точка 5.

(х = 0)

Р₅ = 5 МПа; t₅ = 263,9 º C; Т₅ = t₅ + 273,2 = 537,1 К;

υ₅ = 0,00128 м³/кг; i₅ = 1154 кДж/кг; S₅ = 2,291 кДж/кг∙К.

Точка 6.

(х = 1)

Р₆ = 5Мпа; t₆ = t₅ = 263,9 ºC; Т₆ = Т₅ = 263,9 + 273,2 = 537,1 К;

υ₅ = 0,0394 м³/кг; S₅ = 2794 кДж/кг∙К.

Параметры крайних точек цикла паросиловой установки сводятся в табл. 3.1.6.

Построение цикла в координатах Р – υ, Т – s и i – sпроизводится по найденным значениям соответствующих параметров в крайних точках цикла. Если надо, то промежуточные точки в процессах цикла находятся по i – s - диаграмме.

После построения цикла паросиловой установки в Р – υ, Т – s и i – s -диаграмме необходимо провести в этих диаграммах верхнюю (х = 1) и нижнюю (х = 0) пограничную кривые. Данные для построения этих кривых берутся из табл. 3.1.4 или 3.1.5.

Таблица 3.1.6

Параметры крайних точек цикла паросиловой установки