Схема простейшей паротурбинной установки тепловой электростанции. Влияние параметров пара на КПД цикла Ренкина, страница 2

2. Давление свежего пара.

Повышение начального давления связано с увеличением температуры насыщения, это вызывает также рост средней температуры подвода тепла (рис.4). Возрастание средней температуры подвода тепла при неизменной температуре отвода тепла приводит к росту термического КПД цикла.

Наиболее значительное возрастание термического КПД происходит при повышении начального давления примерно до 90 бар, после чего рост замедляется, и дальнейшее повышение давления сопровождается уже снижением экономичности цикла.. Это объясняется тем, что в процессе парообразования доля подводимого тепла, которая затрачивается на собственно подогрев воды, при высоких давлениях относительно увеличивается, в результате чего средняя температура подвода тепла возрастает со все меньшей скоростью.   

Рис. 4. Сравнение идеальных циклов с                Кроме того, в области больших давлений       разными начальными  давлениями               температура кипения воды с возрастанием давления      

пара.                                                                 повышается более медленно. Поэтому при высоких             давлениях даже большое приращение давления приводит к незначительному увеличению средней температуры подвода тепла.

На практике повышение начального давления ограничивается тем, что при росте давления растут напряжения в некоторых элементах установки, в том числе в корпусе и других деталях головной части турбины. Корпус, клапанные и сопловые коробки  приходится выполнять с более толстыми стенками. Это увеличивает время прогрева и пуска турбины и тем самым ухудшает маневренность агрегата. Кроме того, с ростом  начального давления увеличивается также стоимость оборудования  (турбины, питательного насоса и т.д.).

3. Промежуточный перегрев пара.

Повышение начального давления пара при заданной температуре Т₁ и неизменном конечном давлении Р₂ вызывает также увеличение конечной влажности пара. В связи с этим повышение начального давления обычно осуществляется одновременно с повышением начальной температуры, а также применяют вторичный или промежуточный перегрев. Цикл с промежуточным перегревом пара (рис. 5) можно рассматривать состоящим из цикла     1-2-3-4-5-6-1 с однократным перегревом и из дополнительного цикла --b-a-. Средняя температура отвода тепла в этих циклах одинакова, и, следовательно, соотношение между их термическими КПД определяется соотношением между их средними температурами подвода тепла в них. При этом, если средняя температура подвода тепла в дополнительном цикле выше, то термический КПД всего цикла с вторичным Рис. 5. Идеальный тепловой цикл              перегревом будет больше по сравнению с циклом с с промежуточным перегревом пара.                однократным перегревом, и наоборот.

В установках с обычно применяемыми начальными параметрами применение вторичного перегрева обеспечивает одновременно уменьшение конечной влажности пара и увеличение термического КПД цикла на 2-3%.

4. Давление в конце процесса расширения.

Уменьшение конечного давления Р₂ (при неизменных начальных параметрах пара T₁ и Р₁) вызывает уменьшение температуры конденсации  пара Т₂, а следовательно, и температуры отвода тепла при весьма незначительном понижении средней температуры подвода тепла, вследствие чего термический КПД паросиловой установки возрастает.

Из T-S диаграммы (рис. 6) видно, что применение более низкого давления Р₂  увеличивает располагаемую работу цикла на величину, эквивалентную заштрихованной площади 2 - - - 3, также растет располагаемый теплоперепад. Все это приводит к росту термического КПД.

В современных паротурбинных установках давление

Рис. 6. Сравнение идеальных циклов с      в конденсаторе составляет  около 4 кПа. Дальнейшее                                                                                 разными конечными  давлениями.             снижение давления в конденсаторе нецелесообразно. При более глубоком разрежении возрастает удельный объем пара, поступающего из турбины в конденсатор, вследствие чего растут размеры установки, а следовательно, и ее стоимость. Кроме того, из-за более низкой температуры влажного пара в конденсаторе становится малой разница температур конденсирующегося пара и охлаждающей воды, что также приводит к увеличению размеров и стоимости конденсатора.   

5.

Основные отличия процессов реального цикла. Характеристики учета потерь энергии.

В отличие от теоретического цикла паротурбинных установок, который состоит из обратимых процессов, действительные циклы протекают необратимо. Так, расширение пара в турбине происходит при наличии потерь от трения и вихреобразования.