Теоретические основы теплотехники. Ляшков В.И. - 47 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

которая при σ = 0 вырождается в приведенную ранее формулу (1.55).
1.7.5 Циклы паросиловых установок
Нет ничего практичнее, чем хорошая теория
Р. Клаузиус
П
аросиловые установки занимают ведущее место в общей энергетике страны и относятся к двигателем внешнего сгорания.
Сжигание топлива здесь организовано в специальных паровых котлах, расположенных отдельно. Продукты сгорания
являются лишь промежуточным теплоносителем (в отличие от ДВС и ГТУ), а рабочим телом служит обычно вода и водяной
пар.
На рис. 1.76 приведена схема паросиловой установки, работающей по циклу Ренкина с перегревом пара. Установка
включает в себя паровой котел
1, где в результате сжигания топлива выделяется большое количество тепла, которое
передается находящейся здесь воде и расхо-
дуется на ее нагрев и превращение в водяной пар. Далее насыщенный пар
направляется в трубки специального теплообменника (пароперегреватель
2), где
получает дополнительно тепло от дымовых газов, протекающих в межтрубном
пространстве, и перегревается. Перегретый пар при высоком давлении и
температуре направляется в паровую турбину
3, где расширяется, совершая
механическую работу, которая идет на привод электрогенератора
4. Давление и
температура пара при этом понижаются и отработанный пар попадает в другой
теплообменник – конденсатор
5, где, отдавая тепло охлаждающей воде, полностью
конденсируется, а затем насосом
6 образовавшийся конденсат снова закачивается в
паровой котел и цикл повторяется. Отметим, что в течение цикла рабочее тело
дважды меняет свое агрегатное состояние, причем процессы кипения и
конденсации протекают при постоянстве давлений в паровом котле и в
конденсаторе, соответственно.
На следующем рисунке (см. рис 1.77) на фоне пограничных кривых
приведены
p–v и h–s диаграммы описанного цикла, наглядно иллюстрирующие все особенности протекающих процессов.
Цикл обычно начинают с процесса расширения пара в турбине. Если пренебрегать необратимыми потерями, то процесс 1–2
– это процесс адиабатного расширения, и на
h–s диаграмме он изображается отрезком вертикали. В процессе расширения
давление и температура пара уменьшаются
до
Т
2
= Т
н2
и р
2
, как правило, пар становится
влажным со степенью сухости
x ≈ 0,95.
Процесс 2–3 – это конденсация
отработанного пара, и как это понятно из
схемы установки, он протекает при
постоянстве давления
р
2
в конденсаторе.
Температура при этом остается неизменной и
равной
Т
н2
. При работе насоса давление
конденсата увеличивается до
р
3
= р
1
, а
температура
Т, удельный объем v и
энтальпия
h практически не изменяются (v
4
=
v
3
, h
4
= h
3
),
поскольку воду можно считать
несжимаемой жидкостью. Под высоким давлением вода попадает в паровой котел и сначала нагревается там до температуры
насыщения
Т
н1
при этом давлении р
н1
(процесс 4–5), а затем выкипает (процесс 5–6). Оба эти процесса проходят при p = const
и сопровождаются увеличением энтальпии. Энтальпия пара еще более увеличивается в процессе его изобарного перегрева 5–
6 в пароперегревателе. Завершая описание процессов, отметим, что на рис. 1.77 левые части обоих диаграмм приведены в
утрированно растянутом по абсциссе масштабе. Если изобразить процессы в одинаковом масштабе, то и линия 3–4, и линия
4–5 практически сольются с осью ординат.
Исходными параметрами цикла обычно являются значения
р
1
, Т
1
и р
2
. Это позволяет с помощью таблиц или h–s
диаграммы определить все (
p, v, T, h и s) параметры характерных точек цикла и рассчитать основные его характеристики:
количество подводимого
q
1
и отводимого q
2
за цикл тепла, термический КПД цикла η
t
, удельный расход пара d
0
, удельный
расход тепла
q и др.
Количества подведенного и отведенного тепла легко рассчитываются как разницы энтальпий в соответствующих
процессах:
q
1
= q
4-5
+ q
5-6
+ q
6-1
= (h
5
– h
4
) + (h
6
– h
5
) + (h
1
– h
6
) = h
1
– h
4
;
q
2
= q
2-3
= h
2
– h
3
.
Теперь находим
=η
t
41
3241
1
21
1
ц
1
ц
)()(
hh
hhhh
q
qq
q
q
q
l
−
−−−
=
−
==
31
21
hh
hh
−
−
= .
Из формулы (и особенно из p–v диаграммы) видно, что эффективность цикла Ренкина увеличивается с увеличением
температуры
T
1
и давления p
1
в начальной точке (при этом увеличивается h
1
) и при уменьшении давления p
2
в конденсаторе
(при этом уменьшаются
h
2
и h
3
).
1
2
3
4
5
6
q
1
q
1
перегретый
пар
дымовые
газы
вода
q
2
Рис. 1.76 Схема
паросиловой установки,
работающей по циклу Ренкина
p
v
h
s
х = 1
х
= 0
1
2
3
4
5
6
1
2
3, 4
k
5
6
p
1
a
b
k
•
p
2
•
х = 1
q
2
q
1п
2
д
••
••
•
•
•
•
•
•
•
•
Рис. 1.77 р–v и h–s диаграммы цикла Ренкина с перегревом пара

Страницы