3.3 Расчет действительного цикла пту

Подвод теплоты осуществляется в изобарном процессе 4-1, и, согласно первому закону термодинамики:

.

Далее происходит адиабатное расширение в турбине, и из первого закона термодинамики следует:

,

т. е. техническая работа, совершаемая турбиной, равна:

.

Отвод теплоты осуществляется в процессе 2-3, при этом отводится теплота:

.

Далее вода поступает в насос, где она адиабатно сжимается от давления р_к до давления р₁ (процесс 3-4). При этом на привод насоса затрачивается техническая работа:

.

Полезная работа есть разность технических работ турбины и насоса и равна полезно используемой теплоте цикла:

Термический КПД цикла есть отношение полезно используемой теплоты ко всей теплоте, подводимой в цикл:

.

Внутренний относительный КПД цикла определяется как отношение работы действительного цикла к работе идеального цикла:

.

Внутренний абсолютный КПД ПТУ показывает, какая доля подводимой теплоты в реальном цикле тратится на совершение полезной работы:

.

Секундный расход пара найдем по формуле:

,

где N_i – действительная мощность турбины, найдем ее через мощность электрогенератора, относительный внутренний КПД цикла, КПД генератора и механический КПД:

,

тогда секундный расход пара:

.

Удельный расход пара считается по формуле:

.

Секундный и удельный расход теплоты:

;

.

Секундный и удельный расход топлива:

;

Секундный и удельный расход топлива:

.

Абсолютный электрический КПД установки представляет собой отношение электрической мощности генератора к тепловой мощности парогенератора:

.

3.4 Тепловой баланс действительного цикла

Котельный агрегат

Тепло, выделяющееся при сгорании топлива:

;

теплота, расходуемая на нагрев воды и ее превращение в пар:

.

Потери теплоты в котле составят:

.

Турбина

Эффективная мощность турбины:

N_e=N_Э/η_Г =95/0,99=95,96.

Механические потери в турбине составляют:

.

Конденсатор

Теплота, отводимая в конденсаторе:

.

Электрогенератор

Механические и электрические потери в электрогенераторе составляют:

.

Тепловой баланс паротурбинной установки выглядит следующим образом:

;

;

.

3.5 Эксергетический баланс действительного цикла

Параметры окружающей среды:

T₀ = 273,15 К, h₀ = 84 , s₀ = 0,2963 .

Котельный агрегат

В котлоагрегат входит поток воды, имеющий температуру Т_4Д при давлении p₁; эксергия воды:

.

В котлоагрегат вводится и теплота от горячего источника (горящее топливо); эксергия этой теплоты:

.

Из котла выходит пар с температурой Т₁ и давлением р₁; его эксергия

.

Поскольку полезная работа в котле не производится, то потери эксергии в котле:

Турбина

В турбину подается пар с начальными параметрами p₁ и T₁, параметры пара на выходе из турбины p_2Д и T_2Д. Соответственно:

,

.

Поскольку турбина производит полезную работу, то потеря эксергии в турбине составляет:

.

Эта величина учитывает потери эксергии, обусловленные как необратимым характером течения пара в проточной части турбины, так и потерями на трение в механизме турбины.

Электрогенератор

Потери эксергии в генераторе составят:

.

Конденсатор

Эксергия пара, поступающего из турбины в конденсатор:

,

а эксергия конденсата, выходящего из конденсатора:

.

Поскольку полезная работа в конденсаторе не производится, то потеря работоспособности потока в конденсаторе:

.

Насос

Эксергия воды, поступающей в насос:

,

а эксергия воды на выходе из насоса:

.

Для привода насоса извне подводится работа:

.

Потеря эксергии воды в насосе составляет:

.

Уравнение эксергетического баланса простой ПТУ выглядит следующим образом:

;

3.6 Характеристические точки цикла Ренкина
	1	2а	2д	3	4а	4д	5	6
p, МПа	13	0,035	0.035	0.035	13	13	13	13
v, м3/кг	0,02452	3,667	4,104	0,001024	0,001019	0,01019	0,001566	0,01279
T, K	773	345,8	345,8	345,8	346,5	347,2	604	604
s, кДж/ (кг·град)	6,44	6,44	7,0624	0,9876	0,9876	0,996	3,561	5,434
h, кДж/кг	3337	2189,4	2407,4	304	317,5	320,397	1531	2663