Циклы паротурбинных установок кратко

Обновлено: 19.05.2024

Найди готовую курсовую работу выполненное домашнее задание решённую задачу готовую лабораторную работу написанный реферат подготовленный доклад готовую ВКР готовую диссертацию готовую НИР готовый отчёт по практике готовые ответы полные лекции полные семинары заполненную рабочую тетрадь подготовленную презентацию переведённый текст написанное изложение написанное сочинение готовую статью

Частица массой находится в одномерном потенциальном поле в стационарном состоянии, описываемом волновой функцией , где и - постоянные ( ). Найдите энергию частицы и вид функции , если .

Квантовый гармонический осциллятор находится в основном состоянии. Найдите вероятность обнаружения частицы в области , где - амплитуда классических колебаний.

Частица находится в одномерной прямоугольной потенциальной яме с бесконечно высокими стенками, имеющими ширину . В каких точках интервала плотность вероятности обнаружения частицы одинакова для основного и второго возбуждённого состояний?

Частица массой находится в кубической потенциальной яме с абсолютно непроницаемыми стенками. Найдите длину ребра куба, если разность энергий 6-ого и 5-ого уровней равна . Чему равна кратность вырождения 6-ого и 5-ого уровней?

Частица массой находится в основном состоянии в двумерной квадратной потенциальной яме с бесконечно высокими стенками. Найдите энергию частицы, если максимальное значение плотности вероятности местонахождения частицы равно .

Частица находится в двумерной квадратной потенциальной яме с бесконечно высокими стенками во втором возбуждённом состоянии. Сторона ямы равна а. Определите вероятность нахождения частицы в области: а) ; б) ; в) .

Частица находится в двумерной прямоугольной потенциальной яме с бесконечно высокими стенками. Координаты x и y частицы лежат в пределах 0 50 руб.

Волновая функция основного состояния электрона в атоме водорода имеет вид , где - расстояние электрона до ядра, - первый радиус боровской орбиты. Определите наиболее вероятное расстояние электрона от ядра.

Пользуясь решением задачи о гармоническом осцилляторе, найдите энергетический спектр частицы массой в потенциальной яме вида Здесь , а - собственная частота гармонического осциллятора.

Оцените с помощью соотношения неопределённостей Гейзенберга неопределённость скорости электрона в атоме водорода, полагая размер атома . Сравните полученную величину со скоростью электрона на первой боровской орбите.

Оцените относительную ширину спектральной линии, если известны время жизни атома в возбуждённом состоянии и длина волны излучаемого фотона .

Найти плотность сепарированной нефти 1-го горизонта при температуре 64 оС, если плотность ее при 20 оС равна 854 кг/м3, и нефти 2-го горизонта при 82 оС, если плотность ее при 20 оС равна 886 кг/м3.

При прохождении нефтегазовой смеси через штуцер в сепараторе образуются капли нефти диаметром 65 мкм. Смесь находится под давлением 0,4 МПа при 305 К. Найти скорость осаждения капель нефти и определить пропускную способность вертикального гравитацион

На дожимной насосной станции (ДНС) в сепараторе первой ступени поддерживают давление 0,4 МПа. Длина сборного коллектора, идущего от АГЗУ до ДНС, 12 км и (внутренний) диаметр его 0,3 м, разность геодезических отметок 10 м. Сборный коллектор горизонтал

Рассчитать основные параметры процесса освоения скважины, методом замены жидкости, выбрать промывочную жидкость и необходимое оборудование. Составить схему размещения оборудования при освоении скважины. Скважина заполнена буровым раствором плотностью

1 Термодинамические циклы паротурбинных установок

Паротурбинная установка (ПТУ), энергетическая установка, в которой происходит преобразование теплоты сжигаемого топлива в механическую работу при помощи пара. Включает паровой котел и паровую турбину.

Цикл Карно для ПТУ, цикл, состоящий из двух изотермических и двух адиабатных процессов и совершаемый в области влажного насыщенного пара. Практическое осуществление этого цикла нецелесообразно. Это связано с газодинамически несовершенным течением влажного пара в проточной части турбин и компрессоров, что приводит к снижению внутренних относительных КПД этих устройств и, следовательно, к снижению внутреннего КПД ПТУ.

Цикл Ренкина, цикл ПТУ, в котором пар после турбины полностью конденсируется (до жидкого состояния), а полученный конденсат адиабатно сжимается в насосе до давления в котле. В цикле возможен перегрев пара. Принципиальная схема и цикл с перегревом пара представлены на рисунке.

В паровом котле К происходит изобарный процесс подогрева воды до температуры кипения 4-5 и парообразование 5-6. Пар поступает в пароперегреватель ПП, где изобарно перегревается 6-1. Перегретый пар адиабатно расширяется в турбине Т, процесс 1-2, в результате кинетическая энергия пара преобразуется в механическую работу вращения вала турбины и связанного с ней генератора Г. Затем пар поступает в конденсатор КН, где за счет охлаждающей воды изобарно конденсируется, процесс 2-3. Конденсат адиабатно сжимается в насосе Н, процесс 3-4, и поступает в котел.

Таким образом, подвод теплоты в цикле Ренкина происходит изобарно в процессе 4-5-6-1: q₁ = h₁ – h₄. Отвод теплоты происходит изобарно в процессе 2-3: q₂ = h₂ – h₃. Работа (располагаемая) получатся в турбине в адиабатном процессе 1-2: l_T = h₁ – h₂. Работа затрачивается в насосе в адиабатном процессе 3-4: l_Н = h₄ – h₃. Полезная работа, получаемая в цикле: l_ПТУ = l_T – l_Н = q₁ – q₂. Термический КПД цикла: . Поскольку работа, затраченная в насосе гораздо меньше работы произведенной турбиной, то для прикидочных расчетов величиной l_Н можно пренебречь. Величина термического КПД зависит от параметров пара на входе и выходе из турбины. КПД увеличивается если: увеличивается начальное давление р₁ и температура t₁, а также уменьшается конечное давление р₂.

Цикл Ренкина является основным циклом ПТУ.

Теплофикационный цикл ПТУ, цикл, в котором теплоту пара, выходящего из турбины, используют в нагревательных приборах различного назначения (отопление, горячее водоснабжение, технологические нужды и т.д.). В цикле Ренкина пар после турбины поступает в конденсатор, где происходит его конденсация при температуре около 35 о С. Воду с такой температурой нельзя применять для бытовых и технологических целей из-за ее низкого температурного потенциала. Если повысить давление на выходе из турбины, например, до 0,1-0,15 МПа, то повысится и температура конденсации. В этом случае пар можно использовать для нагрева воды в системе отопления и горячего водоснабжения. При давлениях на выходе из турбины до 0,5 МПа пар можно использовать для технологических нужд. Такую систему совместной выработки электроэнергии и теплоты называют теплофикацией. Эту систему реализуют на теплоэлектроцентралях (ТЭЦ). Термический КПД теплофикационных циклов меньше по сравнению с циклом Ренкина, так как выше давление пара на выходе из турбины, но степень использования теплоты будет выше. Характеристикой эффективности циклов ТЭЦ является коэффициент использования теплоты , где l_ц – полезная работа в теплофикационном цикле; q_пот – теплота отданная потребителям; q₁ – теплота подводимая в цикле.

Регенеративный цикл ПТУ, цикл, в котором вода, перед поступлением в паровой котел, последовательно нагревается в регенеративных подогревателях за счет теплоты пара отбираемого из турбины (см. рисунок). В паровом котле 1 происходит нагрев воды и парообразование. В пароперегревателе 2 пар изобарно перегревается и поступает в турбину 3. Часть пара адиабатно расширяется до конечного давления и поступает в конденсатор 4, а другая часть расширяется частично и поступает в регенеративный подогреватель 6, куда насосом 5 подается и конденсат после конденсатора. Количество регенеративных подогревателей достигает 10. В регенеративном подогревателе конденсат нагревается и поступает в котел. За счет применения регенеративного подогрева уменьшается подведенная теплота в паровом котле и отведенная теплота в конденсаторе, экономится топливо и увеличивается термический КПД в результате увеличения средней температуры подвода теплоты. Величину термического КПД определяют по формуле:, где q₁ – подведенная в цикле теплота; l_К – работа пара полностью расширяющегося в турбине; l₁ – работа пара поступающего в отбор.

Термодинамические циклы — круговые процессы в термодинамике, то есть такие процессы, в которых совпадают начальные и конечные параметры, определяющие состояние рабочего тела.

3. Циклы паротурбинных установок

Рассмотрим установку, работающую по циклу Карно, где в качестве рабочего тела будет выступать не абстрактный газ, а водяной пар. Цикл Карно состоит из двух изотерм и двух изобар, следовательно такая установка должна включать в себя четыре обязательных элемента: паровой котел в котором подводится теплота (горячий источник), конденсатор для отвода теплоты (холодный источник), паровую турбину, в которой будет происходить расширение пара, а также устройство для повышения давления.

Схема парового двигателя.

Такая установка работает следующим образом – в паровой котел поступает влажный водяной пар малой степени сухости $x$. За счет сгорания в топке котла топлива (уголь, мазут, природный газ и др.) к влажному пару подводится теплота, и степень сухости пара x повышается до значений, близких к единице. Процесс подвода теплоты в котле происходит при постоянном давлении $p_1$ и постоянной температуре $T_1$, т.е. изобарно-изотермический подвод тепла. Из котла пар поступает в паровую турбину. При расширении в турбине (адиабатный процесс) поток пара приобретает значительную кинетическую энергию. На лопатках рабочего колеса турбины эта энергия превращается в кинетическую энергию вращения рабочего колеса и затем в электроэнергию с помощью электрогенератора, вращаемого турбиной. На выходе из турбины влажный пар имеет давление $p_2$ и соответствующую этому давлению температуру $T_2$. Далее пар поступает в конденсатор – теплообменник, в котором с помощью охлаждающей воды от пара отводится теплота, пар конденсируется и, следовательно, степень сухости пара уменьшается. Процесс отвода теплоты от пара в конденсаторе осуществляется при постоянном давлении $p_2$ и постоянной температуре $T_2$, т.е. идет изобарно-изотермический отвод тепла. После конденсации влажный пар поступает в компрессор, в котором он сжимается (адиабатный процесс) до давления $p_1$. Затем влажный пар вновь поступает в котел, и цикл замыкается. Таким образом, на участке цикла от выхода из компрессора до входа в турбину давление рабочего тела равно $p_1$, а на участке цикла от выхода из турбины и до входа в компрессор давление рабочего тела равно $p_2$.

Описанный цикл изображен на $T-s$ диаграмме ниже.

Цикл Карно в $T-s$ диаграмме.

Подвод теплоты $q_1$ к пару в котле осуществляется по изобаре-изотерме 4-1, процесс расширения в паровой турбине по адиабате 1-2, отвод теплоты $q_2$ в конденсаторе по изобаре-изотерме 2-3, сжатие пара в компрессоре по адиабате 3-4.

Термический КПД обратимого цикла Карно, осуществляемого во влажном паре, как и цикла Карно с любым другим рабочим телом, определяется уравнением:

Реальный цикл, осуществляемый во влажном паре и состоящий из двух изобар-изотерм и двух адиабат, условно изображен на рисунке ниже с учетом необратимых потерь на трение при расширении пара в турбине и при его сжатии в компрессоре.

Цикл Карно в $T-s$ диаграмме с учетом потерь на необратимость.

Здесь $S_2-S_1$ это увеличение энтропии пара в процессе адиабатного расширения, обусловленное трением, а $S_4-S_3$ это увеличение энтропии пара при его сжатии в компрессоре. С учетом условий работы теплосилового оборудования практическое осуществление этого цикла нецелесообразно, так как при работе на влажном паре, который представляет собой поток сухого насыщенного пара со взвешенными в нем капельками воды, условия работы проточных частей турбины и компрессоров оказываются тяжелыми, течения – газодинамически несовершенными и внутренний относительный КПД этих машин снижается. Другими словами, подавать на турбину влажный пар нецелесообразно, так как влажный пар имеет большую скорость, и содержащиеся в нем капельки воды бомбардируют турбину, приводя ее в негодность. Важно и то, что компрессор для сжатия влажного пара с малыми давлениями и большими удельными объемами представляет собой весьма громоздкое неудобное в эксплуатации устройство, на привод которого затрачивается чрезмерно большое количество энергии. По этим причинам цикл Карно, осуществляемый во влажном паре, не нашел практического применения!

Цикл Ренкина. Перечисленные недостатки, присущие паросиловой установке, в которой осуществляется цикл Карно на влажном паре, могут быть частично устранены, если отвод теплоты от влажного в конденсаторе пара производить до тех пор, пока весь пар полностью не сконденсируется. В этом случае сжатию с давления $p_2$ до давления $p_1$ подлежит не влажный пар малой плотности, а вода. По сравнению с объемом пароводяной смеси, объем воды весьма мал, и ее сжимаемость пренебрежимо мала по сравнению со сжимаемостью влажного пара. Для перемещения воды из конденсатора в котел с одновременным повышением ее давления применяются не компрессоры, а насосы. Они компактные и простые по устройству, и самое главное - они потребляют весьма мало энергии для своего привода.

На рисунке ниже изображен цикл Ренкина в $T-s$ диаграмме.

Теоретический цикл Ренкина.

В отношении термического КПД цикл Ренкина представляется менее выгодным, чем обратимый цикл Карно, поскольку степень заполнения (ровно как и средняя температура подвода тепла) для цикла Ренкина оказывается меньше, чем для цикла Карно. Однако с учетом реальных условий осуществления цикла и значительно меньшего влияния необратимости процесса сжатия воды по сравнению со сжатием влажного пара на общий КПД цикла экономичность цикла Ренкина выше экономичности соответствующего цикла Карно на влажном паре. Вместе с тем замена громоздкого компрессора для сжатия влажного пара компактным водяным насосом позволяет существенно снизить затраты на сооружение теплосиловой установки и упростить ее эксплуатацию.

Для того чтобы увеличить термический КПД цикла Ренкина, применяют так называемый перегрев пара. В специальном элементе котла – пароперегревателе пар нагревается до температуры, превышающей температуру насыщения при данном давлении $p_1$.

Цикл Ренкина с перегревом пара показан на следующем рисунке. В этом случае средняя температура подвода теплоты увеличивается по сравнению с температурой подвода теплоты в цикле без перегрева, и, следовательно, термический КПД цикла возрастает.

Цикл Ренкина в $p-v$ координатах, $T-s$ координатах и $h-s$ координатах.

Из данной диаграммы видно, что для цикла с перегревом процесс расширения пара в турбине $1-2$, осуществляемый до того же, что и раньше, давления $p_2$, заканчивается внутри двухфазной области в районе более высоких степеней сухости $x$, чем для цикла без перегрева. Благодаря этому условия работы проточной части турбины оказываются более легкими.

Перейдем к термическому КПД цикла. Общее уравнение для термического КПД цикла выглядит следующим образом:

Поскольку процессы подвода и отвода теплоты в цикле Ренкина осуществляются по изобарам, а в изобарном процессе количество подведенной и отведенной теплоты равно разности энтальпий рабочего тела в начале и в конце процесса, применительно к циклу Ренкина имеем:

Теперь подставим $q_1$ и $q_2$ в уравнение с КПД:

Раскроем скобки и перегруппируем:

Эти два уравнения равны, просто в первом случае в числителе представлена разность подведенной и отведенной теплоты $q_1$ и $q_2$, а во втором случае в числителе представлена разность работы, полученной в турбине $h_1-h_2$, и работы, затрачиваемой на привод насоса $h_4-h_3$.

Схема установки работающей по циклу Ренкина с перегревом пара представлена ниже.

Цикл Ренкина с регенеративным подогревом. Одним из способов повышения термического КПД цикла в паротурбинных теплосиловых установках, также, как и в газотурбинных установках, применяется регенерация теплоты. В реальных паросиловых циклах регенерация осуществляется с помощью регенеративных, поверхностных или смешивающих теплообменников, в каждый из которых поступает пар из промежуточных ступеней турбины (регенеративный отбор).

Пар конденсируется в регенеративном смешивающем подогревателе, нагревая питательную воду, поступающую в котел. Конденсат греющего пара также поступает в котел или смешивается с основным потоком питательной воды. Цикл паросиловой установки с регенерацией, строго говоря, нельзя изобразить в плоской диаграмме, поскольку эта диаграмма строится для постоянного количества рабочего тела, тогда как в цикле установки с регенеративными подогревателями количество рабочего тела оказывается различным по длине проточной турбины. Поэтому, рассматривая изображение цикла этой установки в плоскости $T-s$ диаграммы, следует иметь в виду условность этого изображения.

На участке 1-3 цикла в $T-s$ диаграмме количество рабочего тела убывает с уменьшением давления, а на участке 4-7 количество рабочего тела возрастает с ростом давления (к питательной воде, поступающей из конденсатора, добавляется конденсат пара из отборов).

При применении смешивающих регенеративных подогревателей требуется несколько насосов, поскольку повышение давления воды должно быть ступенчатым – давление воды, поступающей в смешивающий подогреватель, должно быть равно давлению пара, отбираемого из турбины в этот подогреватель. В данной схеме число насосов на единицу больше числа отборов.

Рассмотрим более подробно цикл регенеративной установки с смешивающим подогревателем. Обозначим долю рабочего тела, отводимого в отборе, как $a$. Если расход пара, поступающего в турбину, обозначить $D$, то в подогреватель отбирается $a⋅D$ кг/ч пара. Следовательно, до точки, в которой осуществляется отбор, в турбине работает $D$ кг/ч пара, за точкой отбора $(1-a)⋅D$ кг/ч пара. Соответственно в конденсатор поступает $(1-a)⋅D$ кг/ч пара.

Если рассматривать КПД, то для нашего случая уравнение примет вид:

В циклах регенеративной установки наряду с смешивающими подогревателями также используются подогреватели поверхностного типа.

Увеличение числа ступеней регенеративного подогревателя воды приводит к повышению термического КПД цикла, ибо при этом регенерация в цикле приближается к предельной. Однако каждая последующая ступень регенеративного подогрева вносит все меньший и меньший вклад в рост КПД.

Цикл Ренкина с промежуточным перегревом пара. Как уже отмечалось, если в турбине течет пар, имеющий значительную влажность, то гидродинамический режим проточной части турбины резко ухудшается и вследствие этого снижается КПД турбины. Для современных турбин допустимое значение степени сухости пара на выходе из турбины должно быть не ниже $x=0.86$.

Одним из способов, позволяющих это реализовать, является перегрев пара. Перегрев пара приводит к увеличению термического КПД и одновременно сдвигает в $T-s$ диаграмме точку, соответствующую состоянию пара на выходе из турбины, вправо, в область более высоких степеней сухости. Конечно, можно заявить, что мы можем дальше увеличивать термический КПД за счет повышения температуры перегрева, однако надо понимать, что дальнейшее повышение температуры ограничивается свойствами конструкционных материалов; экономическая целесообразность этого мероприятия должна сообразовываться также с увеличивающимися капиталовложениями на сооружение такой установки.

В соответствии с выше сказанным одним из путей снижения конечной влажности пара является так называемый промежуточный перегрев пара, сущность которого состоит в следующем: после того как поток пара совершил работу в турбине, расширившись до некоторого давления (обозначим $p_$, причем $p_ > p_2$, где $p_2$ – это давление на входе в конденсатор), он выводится из турбины и направляется в дополнительный пароперегреватель, размещенный, например, в газоходе котла. Там температура пара повышается до величины $T_пп$, после чего пар вновь поступает в турбину, где расширяется до давления $p_2$. Конечная влажность пара снижается.

Схема установки с промежуточным перегревом пара представлена на рисунке ниже. В случае применения промежуточного перегрева турбина выполняется в виде двухцилиндрического агрегата, состоящего по существу из двух отдельных турбин – высокого и низкого давлений. При этом обе турбины могут быть размещены на одном валу, соединенном с электрогенератором.

После того как к воде подвели тепло $q_1$ до состояния перегретого пара (точка 1), этот пар расширился не сразу до давления в конденсаторе $p_2$, а до некоторого давления $p_$ (точка 2), причем эта точка лежит в области перегретого пара. Далее мы снова подводим тепло к нашему пару $q_1'$ до некоторого состояния в точке 3, и пар вновь совершает работу до состояния точки 4.

Тогда КПД установки можно расчитать:

Если раскрыть скобки и перегруппировать получим:

Также следует обратить ваше внимание на то, что обычно после первичного расширения пара в турбине, вторичный перегрев совершают таким образом, чтобы нагреть пар до первоначальной температуры. Промежуточный перегрев пара, который в свое время вошел в энергетику главным образом как средство борьбы с высокой влажностью пара в последних ступенях турбины, является средством повышения термического КПД цикла. В современных паросиловых установках обычно применяется не только однократный, но и двухкратных промежуточный перегрев пара.

Администратор сайта: Колосов Михаил
email:
Copyright © 2011-2022. All rights reserved.

Паротурбинная установка является основой современных тепловых и атомных электростанций. Рабочим телом в таких установках является пар какой-либо жидкости (водяной пар). Основным циклом в паротурбинной установке является цикл Ренкина.

Принципиальная схема ПТУ показана на рис.7.1 и процесс получения работы происходит в следующим образом. В паровом котле (1) и в перегревателе (2) теплота горения топлива передается воде. Полученный пар поступает в турбину (3), где происходит преобразование теплоты в механическую работу, а затем в электрическую энергию в электрогенераторе (4). Отработанный пар поступает в конденсатор (5), где отдает теплоту охлаждающей воде. Полученный конденсат насосом (6) отправляется в питательный бак (7), откуда питательным насосом (8) сжимается до давления, равного в котле, и подается через подогреватель (9) в паровой котел (1).

Рассмотрим цикл Ренкина на насыщенном паре. Схема установки отличается от предыдущей схемы тем, что в данном случае будет отсутствовать перегреватель. Поэтому на турбину будет поступать насыщенный пар. На рис.7.2,а изображен цикл Ренкина в TS-диаграмме.

3-1 – подвод теплоты от источника в воде q₁, состоит из двух процессов: 3-3 / - кипение воды в котле;

1-2 – в турбине пар расширяется адиабатически;

2-2 / - пар конденсируется и отдает тепло q₂ охлаждающей воде;

2 / -3 – конденсат адиабатически сжимается.

Термический к.п.д. цикла Ренкина определяется по уравнению:

Полезная работа цикла равна разности работ турбины и насоса:

В основном l_т >> l_н , тогда считая h₃ = h₂ / , можно записать:

Теоретическуя мощность турбины рассчитывают по формуле:

где: D = 3600·m – часовой расход, [кг/ч]

m – секундный расход, [кг/с]

Цикл Ренкина на перегретом паре применяется для увеличения термического к.п.д. цикла ПТУ. Для этого перед турбиной ставят перегреватель 2 (Рис.7.1), котрый увеличивает температуру и давление пара. При этом возрастает средняя температура подвода теплоты в цикле. Диаграмма цикла показана на рис.7.2,б Формулы расчета l, h _t, N_т остаются без изменений.

Принципиальная схема ПТУ показана на рис.7.1 и процесс получения работы происходит следующим образом. В паровом котле (1) и в перегревателе (2) теплота горения топлива передается воде. Полученный пар поступает в турбину (3), где происходит преобразование теплоты в механическую работу, а затем в электрическую энергию в электрогенераторе (4). Отработанный пар поступает в конденсатор (5), где отдает теплоту охлаждающей воде. Полученный конденсат насосом (6) отправляется в питательный бак (7), откуда питательным насосом (8) сжимается до давления, равного в котле, и подается через подогреватель (10) в паровой котел (1).

Рассмотрим цикл Ренкина на насыщенном паре. Схема установки отличается от предыдущей схемы тем, что в данном случае будет отсутствовать перегреватель. Поэтому на турбину будет поступать насыщенный пар. На рис.7.2 а изображен цикл Ренкина в TS-диаграмме.

3-1 – подвод теплоты от источника в воде q₁, состоит из двух процессов: 3-3 / — кипение воды в котле;

3 / -1 – парообразование при постоянном давлении;

1-2 – адиабатическое расширение пара в турбине;

2-2 / – изобарно-изотермическая конденсация с отдачей теплоты q₂ охлаждающей воде;

2 / -3 – адиабатическое сжатие конденсата.

Термический к.п.д. цикла Ренкина определяется по уравнению:

Полезная работа цикла равна разности работ турбины и насоса:

В основном l_т >> l_н , тогда считая h₃ = h₂ / , можно записать:

Теоретическую мощность турбины рассчитывают по формуле:

где: D = 3600·m – часовой расход, [кг/ч]

m – секундный расход, [кг/с]

Цикл Ренкина на перегретом паре применяется для увеличения термического к.п.д. цикла ПТУ. Для этого перед турбиной ставят перегреватель 2 (Рис.7.1), который увеличивает температуру и давление пара. При этом возрастает средняя температура подвода теплоты в цикле. Диаграмма цикла показана на рис.7.2,б Формулы расчета l, h _t, N_т остаются без изменений.

Эквидистантная линия 4-5 для нагрева воды, и все тепло, выделяемое за это время (область 1-Г-Т-7>, является идеальным (без потерь Эксергии) теплообменником (область 3’-3-5- 5 ’>。 На самом деле такого идеального воспроизводства достичь не удается, но в несколько ином виде мелиорированный нагрев воды применяется очень широко, что позволяет значительно повысить эффективность фактического цикла. К сожалению, цикл насыщенного пара показывает очень низкую эффективность из-за низкой температуры насыщения. Например, при давлении 9,8 МПа температура насыщения составляет 311°C. При температуре холодной весны, равной 25°C, 4 c.

Это связано с тем, что температура T1 повышается еще больше, но при незначительном увеличении efficiency. It приводит к уменьшению количества тепла, которое, помимо более тяжелого устройства из прочностных условий, забирает вода от 5 до 1 кг в процессе испарения-91 (за счет сближения точек 5,6 и 5,8 и/или с повышением температуры).Это означает, что для того, чтобы получить одинаковую мощность, нужно увеличить расход воды и пара, то есть габариты оборудования. При температуре, превышающей критическую Эквивалент к давлению 22,1 МПа), цикл насыщенных пар вообще impossible.

Цикл насыщенного пара (регенерация) используется в основном в ядерной энергетике, и перегрев пара выше насыщенной температуры связан с определенными трудностями. С другой стороны, металл, который современная техника свободно использует, позволяет перегревать пар до 550-600 ° С. Это позволяет снизить потери Эксергии при передаче тепла от продуктов сгорания к рабочему телу, тем самым значительно повышая КПД двигателя. cycle. In кроме того, перегрев пара снижает потери на трение при протекании в проточной части турбины. Все без исключения тепловые электростанции, использующие ископаемое топливо, сейчас работают на перегретом паре, и пар на станции может перегреться в 2, а то и в 3 раза.

Перегрев пара все чаще используется на атомных электростанциях, особенно в реакторах на быстрых нейтронах. На рисунке показано изображение идеального цикла перегретого пара из циклов Ренна перегретого пара p〜, o -, T, b -, A, e-грамм. 6.9 и 6.10.Этот цикл отличается от цикла Ревкина в шейной паре (см. рис.6.6) только дополнительным перегревом линии 6-1.Это делается с помощью пароля нагревателя, который является элементом парового котла. Тепловая эффективность цикла.

По формуле f—, она определяется как обычно. Р.- В.- T, 5-на рисунке 6 9 re (см. ri Тепло o подается с помощью процесса p = sop $ 1 4-5 (вода нагревается до температуры кипения), 5-6(образуется пар) и 6-1 (перегревается пар).Теплота подводимая к рабочему телу в 1 кг в изобарном процессе равна разности ■ Конечная точка и начальная точка Так как отвод тепла в конденсаторе также осуществляется вдоль Изобара 2-3, -₃. Тепловой КПД цикла r),= [(A | — A*) — (La-Le)| /(A | — Le).Если…

С учетом незначительного повышения температуры при адиабатическом сжатии — Уу)/(Л, — L₃)= (6.7） Вот, к ’,.Идеальный Энтальпия кипящей воды в уравнении-La (6.7) указывает, что эффективность цикла Рэнкина определяется энтальпией пара к турбине в La и энтальпией воды в La. Эти значения затем определяются по 3 параметрам цикла. Давление p1 и температура I, пар перед турбиной, сторона турбины, то есть давление конденсатора. найдите аграмму и энтальпию ₍ ₍(см. рисунок 6.10).Точка I. пересечение адиабатического стержня и изобарического па, взятого из, определяет положение точки 2, то есть энтальпию LH. Наконец, энтальпия La кипящей воды при давлении pr зависит только от этого давления.

Для p,= p / перегретый пар выходит из turbine. In P / = pGoy, он слегка влажный, но меньше 1.Содержание капель воды в паре увеличивает потери на трение в проточной части турбины. Поэтому одновременно с повышением давления пара за паровым котлом необходимо повышать температуру его перегрева, чтобы поддерживать влажность пара, выходящего из турбины, в заданных пределах. Он расширяется в турбине, возвращается в котел и снова перегревается (уже-перепады давления), выполняя так называемые вторичные (а в некоторых случаях и третичные) функции. heating. At в то же время, это увеличивает тепловую эффективность цикла.

Турбины атомных электростанций работающих с насыщенным паром имеют специальную конструкцию которую можно обойти. Увеличение параметров пара определяется уровнем развития металлургии, которая поставляет металл в котлы и турбины. Создание пара при температуре 535-565°С стало возможным только с использованием их сырья-низколегированной стали. Перегреватель турбины и высокотемпературные части. Переход на более высокие параметры (580-650) требует использования дорогостоящей высоколегированной (аустенитной) стали. По мере снижения давления пара rg за турбиной средняя температура I уменьшается, а отвод тепла в цикле и средняя температура подвода тепла уменьшаются changes.

Чем ниже давление пара за турбиной, тем выше КПД пароэнергетической установки. Давление за турбиной, равное давлению пара в конденсаторе, определяется температурой охлаждающей воды. Если среднегодовая температура охлаждающей воды на входе в конденсатор такая же, как и у конденсатора, она нагреется до 20-25 ° C и выйдет наружу. Только когда температура пара в конденсаторе по крайней мере на 5-10°C выше температуры охлаждающей воды, пар конденсируется, поэтому температура насыщенного пара в конденсаторе обычно составляет 25-35°C, а абсолютное давление составляет 3-5 кПа каждой из этих пар.

Повышение эффективности цикла за счет дальнейшего снижения па практически невозможно, так как отсутствуют естественные охладители с низкой температурой. Однако нагревание вместо снижения КПД паротепловой установки, повышения давления и температуры за турбиной может увеличить количество отработанного тепла (на которое приходится более половины общего количества тепла, потребляемого в цикле) для нагрева горячей воды и в той мере, в какой его можно использовать в различных применениях (рис. 6.12).

С этой целью охлаждающая вода, нагретая конденсатором к, не стекает в резервуар, как в случае чистого конденсационного цикла, а прогоняется через нагревательные устройства теплопотребляющего ТП, охлаждается ими, высвобождая тепло, полученное condenser. As в результате станция, работающая по такой схеме, одновременно вырабатывает как электрическую энергию, так и тепло. Такая звезда- Выработку электроэнергии называют когенерационной установкой (ТЭЦ). Охлаждающая вода может использоваться при температурах выше 70 до 100°C. Температура пара в конденсаторе (нагревателе) K должна быть не менее 10-15°C higher. In в большинстве случаев вы обнаружите, что это 100°C или выше.

И давление насыщенного пара rg при этой температуре выше атмосферного давления. Поэтому турбина, работающая таким образом, называется турбиной противодавления. Поэтому давление за турбиной с перепадом давления обычно будет составлять около 0,1〜0,15 МПа, а не за конденсационной турбиной. Там нет вообще all. It приводит к уменьшению работы пара в турбине и соответствующему увеличению количества отходящего тепла. Это видно на рисунке. 6.13.Полезный на-цикл показан в зоне 2’-3’-4’-5-6.И обратное давление.-1-2-3 4-5- 6 areas. In зона 2-2 ′ −3 ′ −4, давление за турбиной увеличивает, таким образом уменьшающ полезную работу.

При установке турбины встречного давления 1 килограмм пара будет выполнять полезную работу от 1 тонны до 6 тонн? И дайте количество тепла потребителю тепла^ T. P = Y2-La. Электростанция r n =(La-L’a) 0 пропорционально расходу пара O. то есть он прочно связан. Это на самом деле неудобно. И это неудивительно, ведь график спроса на электроэнергию и тепло практически не совпадает.

Для устранения такого плотного соединения на станциях широко применяется турбина с регулируемым промежуточным отбором пара (рис.6.14).Такие турбины состоят из 2 частей частей высокого давления (КВП).Пар расширяется от давления р до давления ребра, необходимого потребителю тепла, и становится частью низкого давления (НПП).Здесь пар расширяется до давления pa в конденсаторе. Пар проходит через весь пар, образующийся в котле. Часть его —— да.. ТП тепловая для потребителей. Окей. Количество остального пара проходит через NPV и пропускает через конденсатор K.

Конечно. Общее использование не является элементом технологии, кроме отходов, то есть технологии будущего. Несмотря на большие потери Эксергии при передаче тепла от продуктов сгорания к пару, КПД паросиловых установок выше, чем у газовых турбин, в основном за счет правильного использования имеющейся Эксергии пара и близок к КПД двигателей внутреннего сгорания. (Как и выше、 Теплица и городская теплоэлектростанция количество тепла.

Образовательный сайт для студентов и школьников

Читайте также: