§ 125. Регенеративный цикл паротурбинной установки

Цикл, в котором питательная вода, поступающая в котлоагрегат, нагревается паром, частично отбираемым при его расширении из тур- , бины, называется регенеративным. Такой способ подогрева питательной воды дает возможность увеличить среднюю температуру подвода теплоты в цикле и тем самым повысить его КПД.

Для получения регенеративного цикла следует заменить процесс адиабатного расширения 1-2 на политропный 1-5 (см. рис. 128, б) так, чтобы линия политропного процесса 1-5 была эквидистантна линии ; 3-4. В этом случае удельная теплота,- отведенная в процессе 1-5 (пл. • 11'5'51), может быть полностью использована для нагрева воды в про-

Іцессе 3-4 (пл. 44'3'34). В действительности создать такие условия ' передачи те плоты.возможно только приближенно. На рис. 133 представ­лена схема паросиловой установки, в которой такие условия в какой- t то мере обеспечиваются. Пар, полученный в парогенераторе 1, направ_г I ляется в паровую турбину 2, где основная его часть расширяется до ? давления р₃ (давления в конденсаторе 3). Оставшаяся часть пара в ко- t личестве т_с и m_d отводится из турбины в точках отбора end после частичной работы в турбине. Отобранный таким образом пар направ- ! ляется в подогреватели питательной воды 5. Конденсат отобранного пара совместно с конденсатом основной его части насосом 4 направля- i ется в парогенератор /. Процесс расширения пара в трубине и отда­ча теплоты в отбор условно изображаются ступенчатой линией 1-2-3- -4-5-6 (рис. 134) так, что линии 1-2, 3-4- и 5-6 соответствуют процессу расширения, а линии 2-3 и 4-5 — процессу отдачи теплоты паром в подогревателях 5 (см. рис. 133). Количество переданной таким обра­зом теплоты определяется пл. 21'5'543 (заштрихована). Площадь эта может быть увеличена при увеличении количества отборов. Ломаная : линия с увеличенным количеством отборов пара и турбины в пределе j дает линию расширения пара и отдачи теплоты в отбор, эквидистант­ную линии 7-8 подогрева питательной воды, а количество теплоты, отданной паром, будет равно количеству те"плоты, израсходованной на подогрев воды (7-8). КПД в этом случае возрастает. Так как в про­цессе расширения в турбине участвует не весь пар, то работу цикла та­кой паросиловой установки следует считать по участкам. На участке ас (см. рис. 133) l_x = — t_c; на участке cd l₂ = (i_c — i_d) (1 — т_с); на участке db /₃ = (i_d — і_г) (1 —т_с — m_d). Полная удельная рабо­та цикла определится суммой: /_ц = 1_Х + Һ + 1₃> ^или ^д ⁼ (h ~~ ■ — Һ) — (ic — һ) т_с — (i_d — i₂) ™_d. Если . в цикле Ренкина участ­вует весь пар, то /_д = — i₂. Следовательно, при регенерации /д < /ц. Однако расход теплоты в регенеративном цикле меньше, чем в цикле Ренкина, температура питательной воды (/£°в = /₈) за счет

подогрева отобранным паром больше, чем температура питательной воды в цикле Ренкина (/£*" = t₇). Так как t_s > то q[ = — і₈) < <<h = (h — h)-

Если при этом учесть, что отвод теплоты в обоих циклах происхо­дит при одинаковой температуре, а средняя температура подвода теп­лоты в регенеративном цикле при одинаковых верхних температурах больше, чем в цикле Ренкина, то r]f^er больше г]?^ев„ Расчеты показы­вают, что уменьшение /£^ег в регенеративном цикле про исходит мед-

леннее, чем уменьшение расхода теплоты на получение пара. Расход пара для регенеративного цикла d^per = 1000//^ и для цикла Рен­кина <2Р^ев = 1000//_ц.

Так как /£^ег < то d^pcr > dP^eH. Расход теплоты на 1 МДж для регенеративного цикла определится произведением q^pcr = d^perq\^ep или ?Р^ег = 1000/r]F^er. Для цикла Ренкина q = d^q^ = ІООО/тһ. Сопоставление по'лученных выражений' показывает, что <?^рег < q. В пределе, когда количество отборов пара стремится к бесконеч­ности так, что в процессе расширения отбирается весь пар (а не частично) и затем вновь возвращается в турбину, КГІД такого регене­ративного цикла стремится к значению КПД цикла Карно. Для ил­люстрации сказанного в качестве рабочего тела паровой турбины сле­дует взять насыщенный пар, а температурный перепад в подогревате­лях 5 (см. рис. 133) между греющим паром и нагреваемым конденсатом принять равным нулю.

Ступенчатая линия 1-2-3-4-5-6 (рис. 135, а) представляет собою ли­нию расширения пара в трубине и отдачу теплоты в подогревателях. Пл. 5'5432Г определяет удельную теплоту, израсходованную на по­догрев питательной воды в подогревателях. За счет отбора теплоты от расширяющегося пара можно в пределе получить конечную темпера­туру подогрева воды, равную температуре насыщения (точка в). Тог- ' *

;.. да по. 7'788' окажется равной пл. 5'54321' и вода будет в парогенера­тор поступать практически в кипящем состоянии. Линия расширения пара 1-2-3-4-5-6 в sT-диаграмме (рис. 135, а) в пределе при боль­шом числе ступеней отбора может быть заменена плавной кривой (рис-. 135, б), эквидистантной нижней погра.ничной кривой. В этом слу­чае площадь цикла 1-6-7-8-1 (см. рис. 135, б) можно представить в виде равенства /_ц = пл 1678 = пл. 19108 — пл.. 196 — пл. 8107. Так как линии (процессы) 1-6 и 7-8 эквидистантны, то пл. 196 = пл. 8107 и тогда пл. 1678 — пл. 19108, то есть площадь регенеративного цикла становится в этом случае равной площади цикла Карно (рис. 135, в). Таким образом, за счет регенерации можно получить цикл, равңоэко-

I номичный циклу Карно. Однако следует отметить, что повышение

^ КПД цикла Ренкина за счет роста температуры питательной воды про-

I исходит не монотонно и при определенном значении температуры име-

I ет максимум. Дальнейший ее рост может привести к падению Дт]₍ ре-

I генеративного цикла fa при определенном значении температуры Дт)₍

I становится равным нулю, т. е. КПД цикла с регенерацией оказыва-

I ется равным КПД простого цикла Ренкина (без регенерации). I Паровой цикл с частичной регенерацией помимо указанного пре-

I имущества по экономичности'благоприятно влияет на эксплуатацию к

I конструкцию паросиловой установки в целом, так как приводит к

I уменьшению загрузки парогенератора и улучшению работы послед-

|. них ступеней паровой турбины.