Цикл Ренкина

Цикл Ренкина на насыщенном паре отличается от цикла Карно тем, что в нем происходит полная конденсация водяного пара (процесс 2-3), а адиабатное сжатие (процесс 3-4) осуществляется только в жидкой фазе. Процесс подвода теплоты в цикл 4-1 происходит в жидкой и паровой фазах при постоянном давлении p₁.

ПК – паровой котел (горячий источник теплоты); ПТ – паровая турбина (машина для получения механической работы); К-Р – конденсатор (холодильник); Н – насос (машина для транспорта воды по циклу и создания необходимого давления перед ПК); ЭГ – электрический генератор

Рис. 3. Паротурбинная установка с циклом Карно

а)

б)

а) T-S – диаграмма, б) P-V – диаграмма

Рис. 4. Цикл Ренкина

Особенности цикла:

1. Среднеинтегральная температура подвода теплоты в цикл T_1m (Ts-диаграмма) меньше, чем в цикле Карно с теми же T₁ и T₂, что приводит к снижению термического КПД. Например, при T₁ = 623,15К и T₂ = 298,15 К для цикла Карно , а для цикла Ренкина , т.е.:

.

2. Работа сжатия воды в насосе составляет очень маленькую часть от работы в турбине (pv-диаграмма). Пример: при T₁ = 623,15 К и T₂ = 298,15 К для цикла Карно l_к-р = 550 кДж/кг – 54% от работы турбины, а для цикла Ренкина l_н = 16 кДж/кг – 1,6% от работы турбины, т.е.:

.

3. Для действительного цикла Ренкина необратимость адиабатного сжатия воды в насосе практически не влияет на его КПД. В результате этого цикл Ренкина более экономичен, чем цикл Карно, т.е.

.

Пример: при ранее принятых T₁ и T₂, адиабатных коэффициентах сжатия и расширения 0,85 в турбине, насосе и компрессоре КПД действительных циклов: Карно – 24%, Ренкина – 35%.

1-2-3к-4к-1 – цикл Карно; 1-2-3р-4р-1 – цикл Ренкина; lTi – действительная (внутренняя) работа турбины; lКi – действительная работа компрессора; lHi – действительная работа насоса

Рис. 5. Действительные необратимые циклы Карно и Ренкина в h-s диаграмме

Дата добавления: 2015-07-08