20.3. Вплив параметрів пари на термодинамічний ккд циклу паросилової установки

Термодинамічний ККД циклу Ренкіна залежить від початкових параметрів пари (р₁, Т₁). Якщо при однаковому кінцевому тиску р₂ і одній і тій же максимальній температурі циклу Т₁ підвищити початковий тиск пари р₁, то внаслідок відповідного підвищення температури насичення зростає також і середня температура підведення тепла, як це ясно видно з s-Т діаграми. (мал. 2.37). Зростання середньої температури підведення тепла при незмінній температурі відводу тепла приводить до збільшення термодинамічного ККД циклу. Але підвищення тиску р₁ значно обважнює і здорожує конструкцію паросилових установок.

Рис. 2.37. Вплив початкового тиску перегрітої пари

на параметри циклу Ренкіна

Підвищення початкового тиску пари при заданій температурі Т₁ і незмінному кінцевому тиску р₂ викликає збільшення кінцевої вологості пари, у чому легко переконатися з розгляду s-Т або s-i діаграми. На s-i діаграмі (мал. 2.38) представлено кілька процесів розширення пари від різних початкових тисків р₁, р₁, р₁ (причому р₁  р₁  р₁) до одного й того же кінцевого тиску р₂.

Рис. 2.38. Вплив початкового тиску перегрітої пари

на параметри циклу Ренкіна в s - i діаграмі

З мал. 2.38 видно, що більшому початковому тиску відповідає більший кінцевий ступінь вологості пари b = 1 - х. У випадку вологої пари дрібні краплі води, рухаючись з парою з великою швидкістю, приводять до руйнування (ерозії) лопаток турбіни, тому кінцева вологість пари понад 13 - 14 % у турбінах не допускається.

Зі зростанням температури перегріву пари Т₁ при тому самому тиску пари р₁ термодинамічний ККД циклу збільшується, тому що зростає середня температура підведення тепла в циклі (мал. 2.39). Перегрів пари до високих температур широко використовується в сучасній теплотехніці. Нині вони досягають 600÷650°С. Подальше підвищення температури перегріву обмежується здатністю металу витримувати тривалий час велику напругу при високих температурах. Це означає, що межа підвищення температури перегріву в паросилових установках в основному визначається сучасними можливостями металургії.

Рис. 2.39. Вплив початкової температури перегрітої пари на параметри циклу Ренкіна в s - Т діаграмі

Рис. 2.40. Вплив початкової температури перегрітої пари на параметри циклу Ренкіна в s - i діаграмі

Крім збільшення термодинамічного ККД перегрів пари призводить до зменшення кінцевої вологості, що цілком ясно з мал. 2.39 або мал. 2.40, на яких представлені процеси розширення пари при різних температурах перегрітого пари (причому t₁  t₁  t₁). Тому при більших початкових тисках перегрів пари є зовсім необхідним.

Зменшення кінцевого тиску р₂ (при незмінних початкових параметрах р₁, Т₁) викликає зниження температури конденсації пари, а отже, і температури відводу тепла в циклі Т₂; таким чином, температурний інтервал циклу розширюється й термічний ККД зростає. З s-Т діаграми (мал. 2.41) видно, що застосування більш низького тиску р₂ у циклі дає можливість одержувати більшу роботу (пл.12341 замість пл. 12341).

У сучасних паротурбінних установках тиск у конденсаторі р₂ становить 0,04 - 0,035 бар, що відповідає температурі насичення 29 - 26 С. Подальше зниження тиску в конденсаторі недоцільно, по-перше, тому, що при більш глибокому розрідженні зростає питомий об'єм пару, що надходить із турбіни в конденсатор, внаслідок чого розміри конденсатора й останніх ступенів турбіни збільшуються. По-друге, при більш глибокому розрідженні температура вологої пари в конденсаторі стає більш низкою, внаслідок чого різниця температур пари, що конденсується, і обмивальної води в конденсаторі стає занадто малою, що зумовлює збільшення розмірів конденсатора. Крім того, зниження тиску в конденсаторі призводить до збільшення кінцевої вологості пари.

Рис. 2.41. Вплив кінцевого тиску пари на параметри циклу Ренкіна

в s-Т діаграмі