Лекция 7.1: Циклы паротурбинных установок (ПТУ)

Паротурбинная установка является основой современных тепловых и атомных электростанций. Рабочим телом в таких установках является пар какой-либо жидкости (водяной пар). Основным циклом в паротурбинной установке является цикл Ренкина.

 

Принципиальная схема ПТУ показана на рис.7.1 и процесс получения работы происходит следующим образом. В паровом котле (1) и в перегревателе (2) теплота горения топлива передается воде. Полученный пар поступает в турбину (3), где происходит преобразование теплоты в механическую работу, а затем в электрическую энергию в электрогенераторе (4). Отработанный пар поступает в конденсатор (5), где отдает теплоту охлаждающей воде. Полученный конденсат насосом (6) отправляется в питательный бак (7), откуда питательным насосом (8) сжимается до давления, равного в котле, и подается через подогреватель (10) в паровой котел (1).

 

\"\"

Рассмотрим цикл Ренкина на насыщенном паре. Схема установки отличается от предыдущей схемы тем, что в данном случае будет отсутствовать перегреватель. Поэтому на турбину будет поступать насыщенный пар. На рис.7.2 а изображен цикл Ренкина в TS-диаграмме.

 

Процессы:

 

3-1 – подвод теплоты от источника в воде q1, состоит из двух процессов: 3-3/ – кипение воды в котле;

3/-1 – парообразование при постоянном давлении;

1-2 – адиабатическое расширение пара в турбине;

2-2/ – изобарно-изотермическая конденсация с отдачей теплоты q2 охлаждающей воде;

2/-3 – адиабатическое сжатие конденсата.

Термический к.п.д. цикла Ренкина определяется по уравнению:

ht = (q1 – q2)/q1 .                                                                                             (7.1)

Так как:           q1 = h1 – h3 ; q2 = h2 – h2/ ,

то

ht = [(h1h2) – (h3h2/)] /( h1h3) = l / q1.                                              (7.2)

 

Полезная работа цикла равна разности работ турбины и насоса:

l = lт – lн ,

где:                  lт = h1 – h2 , lн = h3 – h2/ .

 

В основном lт >> lн , тогда считая h3 = h2/ , можно записать:

ht = (h1h2)/( h1h3) .                                                                                 (7.3)

 

Теоретическую мощность турбины рассчитывают по формуле:

Nт = (h1h2D/3600 , [Вт]                                                                            (7.4)

где:                  D = 3600·m – часовой расход, [кг/ч]

m – секундный расход, [кг/с]

 

Цикл Ренкина на перегретом паре применяется для увеличения термического к.п.д. цикла ПТУ. Для этого перед турбиной ставят перегреватель 2 (Рис.7.1), который увеличивает температуру и давление пара. При этом возрастает средняя температура подвода теплоты в цикле. Диаграмма цикла показана на рис.7.2,б Формулы расчета l, ht, Nт остаются без изменений.

  

 \"\"

 

Читайте также:

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *