Цикл із проміжним перегрівом пари

Насамперед варто помітити, що цикл Ренкіна в чистому вигляді при високих, а тим більше надвисоких початкових параметрах пари (10 МПа) здійснити неможливо з тієї причини, що вологість пари наприкінці розширення надмірно висока (як відомо, ступінь вологості пари на виході з турбіни вище 13-14% не допускається в теплосилових установках з паровими турбінами) і умови роботи лопаток останніх щаблів турбіни стають дуже важкими. Крапельки вологи, що знаходяться в потоці пари, викликають ерозію робочих поверхонь лопаток, і лопатки швидко виходять із ладу.

Одним зі способів, що дозволяють знизити вологість пари на виході з турбіни, є перегрів пари. Застосування перегріву пари призводить до збільшення термічного К.К.Д. циклу й одночасно зрушує в T_, S- діаграмі точку, що відповідає стану пари на виході з турбіни в область більш високих ступенів сухості.

На (мал. 28.6) наведена принципова схема паросилової установки із вторинним перегрівом пари. В таких установках турбіна представлена у вигляді двох окремих турбін: високого 3 та низького 5 тисків. Зазвичай обидві турбіни й електрогенератор 6 розташовуються на одному валі. Вторинний перегрів пари можна проводити газами або гострою парою. Повне розширення пари від тиску p₁ до тиску p₂ розбивають на два або кілька інтервалів, кожний з яких здійснюється в окремих секціях турбіни. Перегріта пара з пароперегрівача 2 надходить у турбіну високого тиску 3, де розширюється по адіабаті до тиску p₂. Після турбіни пар надходить у перегрівач 4 для повторного перегріву при p_c = const. Потім пара

Мал. 28.6 прямує у турбіну 5, де розширюється до тиску в конденсаторі.

На (мал. 28.7) показано цикл паросилової установки з одним проміжним перегрівом у р, v-, T, S - і h, S - діаграмах.

Т.1 відповідає початковому стану перегрітої пари, т. 2 - кінцевому стану пари за турбіною після вторинного перегріву. Т.2'-відповідала б кінцевому стану пари при відсутності вторинного перегріву, процес 1-2' - повному розширенню пари, якби воно здійснювалося в одній секції турбіни, а процеси 1-і та d-2 - послідовному розширенню пари в окремих секціях турбіни із проміжним перегрівом, процесом якого буде лінія c-d. В результаті вторинного перегрівання ступінь сухості збільшується від х'₂ до х₂. При застосуванні одного повторного перегріву термічний К.К.Д. циклу підвищується на 2-3%. Із збільшенням числа проміжних перегрівів термічний К.К.Д. зростає ще більше. При тиску, близькому до критичного й надкритичного, іноді застосовують два і більше проміжних перегріви.

Кількість теплоти q_1, що підводиться до пари в циклі, дорівнює сумі теплоти q'₁ й q'₂, які має пара в паровому котлі й у вторинному перегрівачу: q'₁ = h₁ – h₅ ; q''₁= h_d – h_c

q₁ = q'₁ + q''₁ =( h₁ – h₅) + (h_d – h_c) , (28.4)

мал.28.7

Теплота, що відводиться від пари в конденсаторі в процесі 2-3, q₂ = h₂ – h_3, (28.5)

Різниця теплоти q₁ – q₂ перетворюється в роботу , що дорівнює:

ℓ = q₁ – q₂ = [(h₁ – h₅) + (h_d – h_c) - (h₂ – h₅)] , (28.6)

або q₁– q₂ = (h₁ – h_c) + (h_d – h₂) = h₁ – h₂

де h₁ і h₂ - адіабатне падіння теплоти в першій і другій турбінах.

Термічний К.К.Д. циклу із проміжним перегрівом пари визначається з виразу:

, (28.7)

Термічний К.К.Д. циклу із двома проміжними перегрівами пари:

, (28.8)

Масова витрата пари на 1МДж при застосуванні одного із двох вторинних перегрівів визначається за формулами: ; , (28.9)

Таким чином масова витрата пари d із збільшенням числа проміжних перегрівів пари знижується.

ЛЕКЦІЯ 29