ПТУ работает на сухом насыщенном паре.
Структурная схема ПТУ:
где
ПГ - парогенератор;
ПТ - паровая турбина;
ЭГ - электрогенератор;
К - конденсатор;
ПН - питательный насос.
Процесс парообразование в , и диаграммах, выглядит следующим образом:
а) в - диаграмме, б) в - диаграмме, в) в - диаграмме;
1-2 - адиабатное расширение пара в турбине;
2-3 - изобарно-изотермическая конденсация влажного пара в конденсаторе (; );
3-3' - адиабатное сжатие воды в насосе, т.к. вода практически не сжимается, этот процесс можно считать и изохорным (данный процесс показан только на - диаграмме);
3(3')-4 - изобарный процесс - подогрева воды в экономайзере парогенератора ();
4-1 - изобарно-изотермический процесс парообразования в парогенераторе (; ).
Таблица 2 - Параметры в характерных точках цикла ПТУ при работе на сухом насыщенном паре.
Параметры определяются по - диаграммам и таблицам свойств воды и водяного пара [С.Л. Ривкин].
Удельная теплота, затраченная на образование 1 кг пара в турбине:
Удельный отвод теплоты в конденсаторе:
Удельная полезная работа, совершаемая паром в турбине, в адиабатном процессе расширения определяется величиной располагаемого теплового перепада :
Термический КПД цикла Ренкина:
Теоретический удельный расход пара необходимый для выработки одного электроэнергии:
Теоретический удельный расход тепла , необходимый для выработки одного :
II. ПТУ работает на перегретом паре.
Структурная схема ПТУ
Где
ПГ - парогенератор;
ПП - пароперегреватель;
ПТ - паровая турбина;
ЭГ - электрогенератор;
К - конденсатор;
ПН - питательный насос.
Процесс парообразование в , и диаграммах, выглядит следующим образом:
Параметры в характерных точках цикла ПТУ при работе на перегретом паре.
Таблица 3 - Параметры в характерных точках цикла ПТУ при работе на перегретом паре.
Параметры определяются по - диаграммам и таблицам свойств воды и водяного пара [С.Л. Ривкин].
Удельная теплота, затраченная на образование 1 кг пара в турбине:
Удельный отвод теплоты в конденсаторе:
Удельная полезная работа, совершаемая паром в турбине, в адиабатном процессе расширения:
Работа, совершаемая паром в турбине:
Термический КПД цикла Ренкина:
Теоретический удельный расход пара необходимый для выработки одного электроэнергии:
Теоретический удельный расход тепла , необходимый для выработки одного :
III. ПТУ работает на перегретом паре с вторичным перегревом.
В этом цикле используется многоступенчатую турбину, состоящую из цилиндра высокого давления и нескольких низкого давления. Пар из парового котла направляется сначала в цилиндр высокого давления, где расширяясь, совершает работу. После этого пар возвращается в паровой котел (промежуточный пароперегреватель), где осушается и нагревается до более высокой температуры (но уже при более низком и постоянном давлении) и поступает в цилиндр низкого давления, где, продолжая расширяться, снова совершает работу.
Процесс парообразование в , и диаграммах, выглядит следующим образом:
Таблица 4 - Параметры в характерных точках цикла ПТУ при работе на перегретом паре с вторичным перегревом.
Параметры определяются по - диаграммам и таблицам свойств воды и водяного пара [С.Л. Ривкин].
Удельная теплота, затраченная на образование 1 кг пара в турбине:
Удельный отвод теплоты в конденсаторе:
Удельная полезная работа, совершаемая паром в турбине, в адиабатном процессе расширения:
Работа, совершаемая паром в турбине:
Термический КПД цикла Ренкина:
Теоретический удельный расход пара необходимый для выработки одного электроэнергии:
Теоретический удельный расход тепла , необходимый для выработки одного :
IV. ПТУ работает на перегретом паре, при этом используется регенерация с одним отбором пара.
В данном цикле используется отработавший пар для подогрева воды, полученной после конденсации основного парового потока. При этом конденсат греющего пара смешивается с основным потоком питательной воды.
Процесс парообразование в , и диаграммах, выглядит следующим образом:
Параметры в характерных точках цикла ПТУ при работе на перегретом паре при этом используется регенерация с одним отбором пара.
Параметры определяются по - диаграммам и таблицам свойств воды и водяного пара [С.Л. Ривкин].
Доля отобранного пара:
Удельный отвод теплоты в конденсаторе:
Работа, совершаемая паром в турбине:
Термический КПД цикла Ренкина:
Теоретический удельный расход пара необходимый для выработки одного электроэнергии:
Теоретический удельный расход тепла , необходимый для выработки одного :
Сравнение циклов паротурбинной установки.
Результаты расчетов.
Вывод
Рассчитав паротурбинную установку, работающую по циклу Ренкина, видно, что термический кпд таких установок очень низок (около 40%). Но так как термический вид энергии очень распространен, необходимо искать методы повышения кпд ПТУ. В данной работе мы увидели три способа повышения термического кпд. Комбинируя эти методы можно повысить кпд на 10-20%, что делает данный способ получения энергии более перспективным.