22 Метод к. К. Д. Для аналізу реальних циклів.
Вираз для к. к. д. теплоенергетичної установки можна представити у вигляді
де
- питома ефективна робота, підведена до
вала двигуна, Дж/кг;
- питома внутрішня робота реального
циклу, Дж/кг;
- енергетичний к. к. д. у системі підведення
тепла
до робочого тіла;
-
внутрішній к. к. д. реального циклу;
-
механічний к. к. д.., що враховує зовнішні
втрати в вузлах двигуна.
Якщо виробляється електроенергія,
то з'являються втрати в електрогенераторі
(к. к. д. електрогенератора
)
і загальний к. к. д. електрогенеруючої
установки
.
Для аналізу циклу й визначення
величини
в першому наближенні розглядають
ідеальний цикл, складений із внутрішньо
рівноважних процесів. При цьому
, (*)
де
-
термічний к. к. д. ідеального циклу;
-
відносний внутрішній к. к. д., що враховує
розходження реального й ідеального
циклів (див. рис. 8).
З I та II законів для оборотних
кругових процесів видно, що їхня
ефективність визначається лише величинами
середніх температур підведення та
відведення тепла (
і
):
,
де
,
-
робота й теплота ідеального циклу.
Термічний к. к. д. у формулі
(*) не враховує всі наслідки II закону,
тому що тут досягнуте (
) рівняється з недосяжним (з ексергією
е1),
а з теплом
,
що лише частково складається з ексергії.
Величину внутрішнього к. к. д. зазвичай визначають як
,
де
й
- роботи розширення та стиску у відповідних
елементах установки, наприклад у турбіні
та компресорі (насосі).
23 Круговий процес водяної пари.
У паротурбінній установці (ПТУ) водяна пара робить круговий процес (цикл) з можливо більш повною віддачею ексергії у вигляді корисної ефективної потужності Ne на валу. На рис. 1 наведена схема ПТУ, а на рис. 2 – її цикл в h, s – координатах. Для спрощення не враховується незначне падіння тиску в парогенераторі (Р2=Р1) і в конденсаторі (Р3=Р0). Турбіна та насос вважаються адіабатними, що близько до дійсності.
|
ЕГ
Т НС |
|
|
Рис.1 - Принципова схема паротурбінної установки: ПГ - парогенератор; Т - турбіна; ЕГ - електрогенератор; К - конденсатор; Н - насос. |
Рис.2 - Зміна стану водяної пари в круговому процесі (циклі) ПТУ
|
Питома робота живильного насоса (вода розглядається як нестислива рідина)
,
де
-
к. к. д. насоса. Робота насоса мала
внаслідок малості питомого об'єму води
(
м3/кг).
Питома робота турбіни
,
де
-
відносний внутрішній (ізоентропний) к.
к. д. турбіни.
Теплота в парогенераторі в умовах потокового процесу, Дж/кг
,
Теплота в конденсаторі, Дж/кг
,
Параметри для точок 2, 2s, 3 визначаються за h, s – діаграмою, а для точок 0, 1 – за таблицями насичення водяної пари.
Питома внутрішня робота циклу
,
Внутрішній к. к. д. (ступінь ефективності) циклу
,
де
-
частина ексергії палива, що корисно
використовується в циклі.
Ексергія, що віддається відпрацьованим в турбіні паром в навколишнє середовище
.