Теплофикационные циклы паросиловых установок.
Для того чтобы иметь возможность использовать теплоту, отдаваемую конденсирующимся паром, нужно увеличить давление в конденсаторе, т.е. увеличить температуру, при которой конденсируется этот пар. Повышение нижней температуры цикла приведет к некоторому уменьшению термического КПД и, следовательно, к уменьшению выработки электроэнергии при тех же, что и раньше, затратах топлива. Поэтому с точки зрения экономичности собственно цикла такая операция является невыгодной. Однако возможность получения больших количеств теплоты для технологических и бытовых нужд за счет некоторого сокращения выработки электроэнергии оказывается весьма выгодной (избавляет от необходимости сооружать специальные отопительные котельные, как правило, небольшие, имеющие сравнительно невысокий КПД и поэтому требующие повышенного расхода топлива, а также нерационально использующие теплоту высокого температурного потенциала при сжигании топлива для нагрева низкотемпературного рабочего тела, что невыгодно из-за уменьшения работоспособности системы).
Комбинированную выработку на электростанциях электроэнергии и теплоты называют теплофикацией, а турбины, применяемые на таких электростанциях, — теплофикационными.
Тепловые электростанции, осуществляющие комбинированную выработку электроэнергии и теплоты, называют теплоэлектроцентралями (ТЭЦ) в отличие от чисто конденсационных электростанций (КЭС), производящих только электроэнергию.
Цикл теплофикационной
паросиловой установки изображен в Т,
s-диаграмме на рис. 11.37. В этой диаграмме
работа цикла, как обычно, изображается
площадью 1-2-3-5-4-6-1, а площадь А-3-2-В-А
представляет собой теплоту q2, отданную
внешнему потребителю.
Для
характеристики экономичности работы
ТЭЦ применяется так называемый
коэффициент использования теплоты K,
определяемый как отношение суммы
полезной работы, произведенной в цикле,
lэ и теплоты q2, отданной внешнему
потребителю, к количеству теплоты q1,
выделившейся при сгорании топлива:
Значение K тем ближе к единице, чем совершеннее установка, т.е. чем меньше потери теплоты в котлоагрегате и паропроводе, механические потери в турбине, механическиe и электрические потери в электрогенераторе.
14. Цикл термоэлектрической установки.
Эффект, существо которого состоит в следующем: в электрической цепи, составленной из двух разнородных проводников, возникает разность электрических потенциалов, если точки спаев этих двух проводников помещены в среды с разными температурами (рис. 12.1). Эта разность потенциалов носит название термоэлектродвижущей силы (термоЭДС); электрическую цепь, в которой возникает термоЭДС, называют термоэлектрической цепью, а материалы, из которых составлена термоэлектрическая цепь, — термоэлектродами.
П
ри
этом разность потенциалов оказывается
пропорциональной разности температур
спаев термоэлектрической цепи:
(12.1)
и
ли
в дифференциальной форме
(12.1а)
где Е — термоЭДС; α —
коэффициент пропорциональности.
При этом количество теплоты Q, поглощаемой или выделяющейся в спае, оказывается пропорциональным силе тока I: Q = ΠI, где П - коэффициент Пельтье Q = αTI
ТермоЭДС, возникающая в цепи, в соответствии с уравнением (12.2) равна ΔE = α(Т1 – Т2) , где Т1 и Т2 — температуры спаев, Т1 > Т2. Если эта цепь замкнута на какое-либо внешнее сопротивление, то в цепи течет ток I. При этом в соответствии с уравнением (12.5) горячий спай поглощает из горячего источника теплоту:
а
холодный спай выделяет и передает
холодному источнику теплоту
К
оличество
теплоты Q1, отбираемой из горячего
источника, равно:
работа, отдаваемая внешнему потребителю
К
ПД
термоэлектрогенератора.
Возможно, некоторое недоумение может вызвать то обстоятельство, что в данном случае при рассмотрении теплосилового цикла мы не обращаемся к Т, s-диаграмме и даже не упоминаем о том, из каких процессов, совершаемых рабочим телом, состоит этот цикл. Более того, не ясно, что является рабочим телом термоэлектрогенератора. Поэтому поводу следует заметить, что термоэлектрический генератор, так же как и рассматриваемый в следующем параграфе термоэлектронный преобразователь, занимает особое место среди тепловых машин. Дело в том, что «рабочим телом» термоэлектрического генератора является движущийся по термоэлектрической цепи поток электронов (электронный газ). С его помощью и осуществляется преобразование в электроэнергию части теплоты, отбираемой из горячего источника.