Цикл с промежуточным перегревом пара

 

Прежде всего следует заметить, что цикл Ренкина в чистом виде при высоких, а тем более сверхвысоких начальных параметрах пара (10МПа) осуществить невозможно по той причине, что влажность пара в конце расширения получается чрезмерно высокой (как известно, степень сухости влажного пара на выходе из турбины выше 13-14% не допускается в теплосиловых установках с паровыми турбинами) и условия работы лопаток последних ступеней турбины оказываются очень тяжелыми. Содержащиеся в потоке пара капельки влаги вызывают эрозию их рабочих поверхностей, и лопатки быстро выходят из строя.

Одним из способов, позволяющих снизить влажность пара на выходе из турбины, является перегрев пара. Применение перегрева пара приводит к увеличению термического к.п.д. цикла и одновременно сдвигает в T₁S- диагр. точку, соответствующую состоянию пара на выходе из турбины, вправо, в область более высоких степеней сухости.

На рис. 28.6 приведена принципиальная схема паросиловой установки со вторичным перегревом. В таких установках турбина выполняется в виде двух отдельных турбин: высокого 3 и низкого 3 давлений. Обычно обе турбины и электрогенератор 6 располагаются на одном валу. Вторичный перегрев пара можно проводить газами или острым паром. Полное расширение пара от давления p₁ до давления p₂ разбивают на два или несколько интервалов, каждый из которых осуществляется в отдельных секциях турбины. Перегретый пар из пароперегревателя 2 поступает в турбину высокого давления 3, где расширяется по адиабате до давления p₂. После турбины пар поступает в перегреватель 4 для повторного перегрева при p_c=const. Затем пар направляется в турбину 5, где расширяется до давления в конденсаторе.

рис.28.6

 

На рис. 28.7 приведен цикл паросиловой установки с одним промежуточным перегревом в p,v-; T,S- и h,S-диаграммах.

 

рис.28.7

Точка 1 соответствует начальному состоянию перегретого пара, точка 2-конечному состоянию пара за турбиной после вторичного перегрева. Точка 2' -соответствовала бы конечному состоянию пара при отсутствии вторичного перегрева, процесс 1-2' -полному расширению пара, если бы оно осуществлялось в одной секции турбины, а процессы 1-е и d-2 - последовательному расширению пара в отдельных секциях турбины с промежуточным перегревом, процессом которого будет линия c-d. В результате вторичного перегрева степень сухости увеличивается от х'₂ до х₂. При применении одного повторного перегрева термический к.п.д. цикла повышается на 2-3%. С увеличением числа промежуточных перегревов термический к.п.д. возрастает еще больше. При давлениях, близких к критическому и сверхкритическому, иногда применяют два и более промежуточных перегревов.

Количество теплоты q₁ подводимой к пару в цикле, равно сумме теплот q'₁ и q'₂ , которые сообщаются пару в паровом котле и во вторичном перегревателе, т.е. теплот, подводимых в процессах 5-4-6-1 и c-d. При этом:

q'₁ = h₁ – h₅ q''₁= h_d – h_c

q₁ = q'₁ + q''₁ =( h₁ – h₅) + (h_d – h_c) , (28.4)

Теплота, отводимая от пара в конденсаторе в процессе 2-3,

q₂= h₂ – h_{3 ,} (28.5)

Разность теплот q₁ – q₂ превращается в работу равную

ℓ = q₁ – q₂ = [(h₁ – h₅) + (h_d – h_c) - (h₂ – h₅)] , (28.6)

или

q₁– q₂ = (h₁ – h_c) + (h_d – h₂) = h₁ – h₂

где h₁ и h₂ - адиабатное теплопадение в первой и во второй турбинах.

Термический к.п.д. цикла с промежуточным перегревом пара определяется из выражения: , (28.7)

Термический к.п.д. цикла с двумя промежуточными перегревами пара будет

, (28.8)

 

Массовый расход пара на 1МДж при применении одного из двух вторичных перегревов определяется по формулам.

; , (28.9)

T.е. массовый расход пара d с увеличением числа промежуточных перегревов пара снижается.