ЦИКЛА РЕНКИНА

Исследование выражения для термического КПД цикла Ренкина при различных начальных (на входе в паровую турбину) и конечных (на входе в конденсатор) параметрах пара позволяет сделать вывод – начальное давление (r₁), начальная температура (t₁) и конечное давление (r₂) пара в конденсаторе оказывают решающее влияние на величину термического КПД h_t. Выясним это с помощью hs-диаграммы водяного пара, представленной на рисунке 26. Из диаграммы (рис. 26, а) видно, что если повышать начальное давление в паровом котле от r₁²¢ до r₁¢ при постоянной температуре перегрева t₁ и при постоянном давлении r₂ в конденсаторе, то возрастает разность энтальпий Dh = h₁ – h₂, то есть возрастает термический КПД. Вместе с тем с повышением начального давления уменьшается степень сухости пара на выходе из турбины. Уменьшение конечной степени сухости ведет к разрушению лопаток последних ступеней турбины. Предельная степень сухости пара должна быть не ниже 0,86.

Из рисунка 26, б видно, что при повышении температуры перегрева пара от t₁¢ до t₁¢² (при постоянных начальном r₁ и конечном r₂ давлениях) используемый в турбине перепад энтальпий Dh = h₁ –h₂ (или работа цикла ℓ_ц) возрастает. Следовательно, возрастает и термический КПД цикла, причем в этом случае увеличивается и конечная степень сухости пара х, что улучшает условия работы турбины.

 

Рис. 26. Влияние r₁(а) и t₁(б) пара на h_t цикла Ренкина.

 

 

Увеличение термического КПД будет более значительным, если с повышением температуры перегретого пара возрастет и начальное давление пара.

В настоящее время на тепловых электростанциях используют пар с температурой до 600 ⁰С и давлением 25…30 МПа. Повышение этих параметров ограничивается способностью металла, из которого изготовлены основные узлы паросиловых установок, выдерживать большие давления при высоких температурах.

Понижение конечного давления пара r₂ ведет к увеличению работы ℓ_ц цикла при неизменной энтальпии h₁ и, следовательно, к повышению термического КПД. Однако получение глубокого вакуума в конденсаторе ограничивается температурой охлаждающей воды. В конденсаторе поддерживается давление 0,0035…0,0055 МПа, ему соответствует температура насыщения 25…32 ⁰С, что в производственных условиях не всегда возможно. Поэтому названные выше параметры отработавшего пара следует считать предельными.

В практике получили распространение тепловые электростанции, вырабатывающие электроэнергию и одновременно обеспечивающие промышленные и бытовые потребности в теплоте. Такие электростанции называются теплоэлектроцентралями, а централизованный метод снабжения потребителей теплотой называется теплофикацией.

 

Контрольные вопросы и задания. 1. Изобразите в rJ- и Ts-диаграммах цикл Карно для водяного пара и объясните их. 2. Изобразите цикл Ренкина в rJ- и Ts-диаграммах. 3. Как выражается термический КПД паротурбинных установок? 4. Назовите основные пути повышения h_t паросиловых установок. 5. Изобразите в hs-диаграмме адиабатный процесс расширения водяного пара от начальных параметров r₁ и tпе до конечного давления r₂.