Цикл ренкина

Паротурбинная установка (ПТУ) — это непрерывно действующий тепловой двигатель, работающий на воде и водяном паре.

Рис. 1.10. Упрощенная схема простейшей ПТУ	Рис. 1.11. Тепловые циклы паротурбинных установок: а - цикл Карно; б - цикл Ренкина для ТЭС с перегревом пара

В паропроизводящую установку (котел) подается питательная вода (рис. 1.10) с параметрами p_п.в и h_п.в.

За счет передачи воде тепла q₁ происходит ее нагрев и испарение, и с параметрами p₀, t₀, h₀ пар поступает в турбину. Расширяясь, пар совершает работу l _т и с параметрами p_к, t_к, h_к идет в конденсатор. Здесь в теплоприемнике пар отдает свою теплоту конденсации q₂ охлаждающей воде, и конденсат с энтальпией поступает к питательному насосу. За счет затраты работы l_н в насосе давление питательной воды поднимается до значения p_п.в, с которым она поступает в котел.

Наиболее совершенным в термодинамическом отношении является тепловой цикл Карно. В T, s-диаграмме он будет иметь вид, показанный на рис. 1.11, а.

При выбранных температурах пара перед турбиной и за ней такой цикл будет иметь действительно максимальный термический КПД. Однако для его реализации необходимо построить компрессор, сжимающий и конденсирующий изоэнтропийно пароводяную смесь из состояния a в состояние b. Технические трудности создания компрессора столь велики, а его удельная работа сжатия l _н столь значительна, что на практике цикл Карно для воды и водяного пара не используется, а применяется цикл, исследованный шотландским инженером Ренкиным и носящий его имя.

На рис. 1.11, б показан цикл Ренкина для турбоустановок ТЭС, использующих перегретый пар, при идеальных паровой турбине и насосе.

Процесс расширения пара ok в такой турбине и сжатия в насосе aa′ происходят изоэнтропийно, без потерь. Процесс a′bco в цикле изображает изобарийный подвод тепла в котле (нагрев a′b, испарение bc и перегрев co), а процесс ka — конденсацию пара в кондкенсаторе.

Указанные на рис. 1.11 процессы являются идеализацией, однако они позволяют определить тот предел КПД, который может быть получен при использовании цикла Ренкина.

Рис. 1.16. ПТУ с регенеративным подогревом питательной воды: 1 — конденсатный насос; 2 — ПНД; 3 — питательный насос; 4 — ПВД	Рис. 1.17. Упрощенная схема турбоустановки с турбиной с противодавлением и теплофикационной установкой: ПСВ – подогреватель сетевой воды для потребителя

Рассмотренный выше цикл Ренкина имеет сравнительно низкую экономичность прежде всего потому, что тепло конденсации отдается охлаждающей воде и затем рассеивается в окружающей среде.

Во всех современных ПТУ используется регенеративный подогрев питательной воды паром, отбираемым из промежуточных ступеней турбины (рис. 1.16). В этом случае тепло пара отбора отдается питательной воде, а не безвозвратно охлаждающей воде в конденсаторе.

Использовать воду, нагретую в конденсаторе за счет тепла конденсируемого пара, практически невозможно из-за низкой температуры (около 30^оС). Если, однако, для конденсации отработавшего в турбине пара использовать теплую воду, скажем при температуре 70 °С, то последняя нагреется, например до 110 °С, и ее можно использовать, например для отопления зданий.

При этом надо ясно понимать, что КПД выработки электроэнергии не увеличится, но само использование тепла топлива станет большим.

Схема такой установки показана на рис. 1.17.

Контрольные вопросы

1. Что такое ТЭС. Расшифровка и назначение КЭС и ТЭЦ

2. Основные элементы тепловой схемы ТЭС и их назначение:

- котел (котельная установка)

- паровая турбина

- генератор

- конденсатор

- насосы

- система регенерации

- сетевые подогреватели

- деаэратор

′′

Дата добавления: 2015-08-21