11 Циклы паросиловых установок

Основным циклом паросиловых установок (ПСУ) является цикл Ренкина. Схема ПСУ приведена на рис. 19. Пар из парового котла ПК поступает в пароперегреватель ПП, откуда он направляется в турбину Т, где совершает полезную работу, и далее в конденсатор К. В конденсаторе с помощью охлаждающей воды, подаваемой циркуляционным насосом ЦН, от пара отводится теплота и он конденсируется. Образовавшийся конденсат питательным насосом ПН подается в котел, и весь цикл повторяется вновь.

Рис. 19

Цикл Ренкина в р-v, T-s, i-s диаграммах представлен на рис. 20 а, б, в.

Точка 3 характеризует состояние воды на выходе из конденсатора; 3-4 – процесс повышения давления в питательном насосе; 4-5 – подогрев воды в паровом котле до температуры кипения; точка 5 характеризует состояние воды при температуре насыщения; 5-6 – процесс парообразования в котле; 6-1 – перегрев пара; точка 1 характеризует состояние пара, поступившего в турбину; 1-2 – адиабатное расширение пара в турбине; точка 2 характеризует состояние отработавшего пара; 2-3 – процесс в конденсаторе.

Рис. 20

В T-s и i-s диаграммах в связи с тем, что в процессе адиабатического сжатия жидкости в насосе 3-4 температура ее (и, следовательно, энтальпия) повышается незначительно, точки 3 и 4 совмещаются, а изобара 4-5 совпадает с нижней пограничной кривой. Термический к.п.д. цикла Ренкина находится из выражения

, (11.1)

где i₁ и i₂ – начальное и конечное значения энтальпии пара в процессе адиабатного расширения его в турбине;

i₂^/ - энтальпия кипящей жидкости (конденсата) при давлении р₂.

Все величины, входящие в формулу (_t), легко могут быть определены по i-s диаграмме (рис. 20 г). При решении задач, связанных с изменением состояния водяного пара, необходимые величины целесообразно находить с помощью таблиц термодинамических свойств воды и пара и i-s диаграммы, так как они значительно упрощают расчеты. Объемы перегретого пара в зависимости от p и t целесообразно определять по таблице перегретого пара, а в области влажных паров – по расчетным формулам (таблица 5).

Для перегретого пара начальное состояние определяется точкой 1, которая находится в пересечении изотермы t₁ и изобары р₁. Для влажного пара начальное состояние определяется точкой в пересечении изобары р₁ и линии постоянной степени сухости х₁ , для сухого насыщенного – в пересечении изобары р₁ и верхней пограничной кривой.

Энтальпия, соответствующая точке 1, – i₁. Точка 2 находится на пересечении адиабаты, проведенной из точки 1, и изобары р₂ (р₂ – давление в конденсаторе); этой точке соответствует энтальпия i₂. Энтальпию конденсата i₂^/ находят при температуре насыщения, соответствующей конечному давлению р₂. Поскольку в области влажного пара изотермы и изобары совпадают, то для нахождения t_н необходимо по изобаре р₂ подняться до верхней пограничной кривой (точка 3), определить значение проходящей через эту точку изотермы t₃ и соответствующее ей значение энтальпии i₂^/. Величина i₁-i₂=h₀ называется располагаемым теплоперепадом. Удельный расход пара при осуществлении рассмотренного цикла находят по формуле

, кг/(кВтч), (11.2)

Полезная работа в цикле определяется выражением

, (11.3)

Последним членом этого выражения, определяющим работу питательного насоса, обычно пренебрегают ввиду малости величины .

Соответственно, удельный расход теплоты на производство 1 кВтч

, кДж/(кВтч), (11.4)