12.3 Влияние параметров пара на термический к.П.Д. Цикла Ренкина

Исследование термического к.п.д. цикла Ренкина при различных начальных и конечных состояниях пара позволяет сделать вывод, что с увеличением начального давления и начальной температуры пара и понижением конечного давления в конденсаторе к.п.д. паротурбинной установки растет. Выясним влияние этих параметров на к.п.д. цикла Ренкина.

Влияние начального давления пара. При увеличении начального давления пара и одном и том же конечном давлении в конденсаторе термический к.п.д. паротурбинной установки значительно увеличивается, а удельный расход пара уменьшается.

Увеличение начального давления с р₁ до связано с повышением температуры насыщенного пара, т.е. с повышением средней температуры подвода теплоты, что ясно видно из Ts – диаграммы (рис. 12.7 а). Возрастание средней температуры подвода и отвода теплоты в конденсаторе при p = const

п

а) б)

Рисунок 12.7

риводит к увеличению к.п.д. цикла. Следовательно, не начальное давление является причиной увеличения к.п.д. паросиловой установки, а увеличение средней температуры подвода теплоты. Из is – диаграммы (рис.12. 7 б) также можно установить, что с увеличением начального давления пара увеличивается адиабатное теплопадение h₁ , но повышается конечная влажность пара и капли воды разрушают лопатки последних ступеней турбины. Конечная влажность пара свыше 13 – 14 % не допускается.

Значительное увеличение к.п.д. с ростом начального давления пара играет существенную роль в повышении экономичности работы паротурбинных установок. В настоящее время осваиваются давления до 30,0 МПа.

Влияние начальной температуры пара. При повышении начальной температуры пара происходит увеличение к.п.д. паротурбинного цикла, т.к. увеличивается среднеинтегральная температуры подвода теплоты и при этом растет адиабатное теплопадение h (рис. 12.8). Увел

Рисунок 12.8

ичение к.п.д. цикла будет более значительным, если с увеличением температуры возрастет и начальное давление пара. Например, при начальном давлении в 2,0 МПа и повышении температуры с 400⁰С до 550⁰С к.п.д. цикла увеличивается с 0,332 до 0,355. Если же одновременно увеличивается и давление, например до 20,2 МПа при тех же условиях, то к.п.д. цикла возрастает с 0,405 до 0,434.

Одновременно с увеличением начальной температуры уменьшается удельный расход пара. В настоящее время используют пар с температурой до 565⁰С и осваивается пар с температурой до 600⁰С и выше. Повышение температуры перегрева пара ограничивается способностью металла, из которого сделаны трубы, выдерживать большие давления при высоких температурах, т.е. конечные параметры пара определяются наличием относительно дешевых жаропрочных металлов.

Рисунок 12.9

Влияние конечного давления в конденсаторе. Понижение давления в конденсаторе является особенно эффективным средством для повышения т ермического к.п.д. паротурбинной установки. Из is – диаграммы (рис.12.9) видно, что понижение давления в конденсаторе значительно уменьшает среднеинтегральную температуру отвода теплоты и увеличивает адиабатное теплопадение h, а следовательно, и к.п.д. цикла. Например, при начальном давлении в 10 МПа, t₁ = 600⁰C и конечном давлении 0,1 МПа к.п.д. цикла равен 0,308. При понижении давления в конденсаторе до 0,03 МПа к.п.д. цикла увеличивается до 0,356. при уменьшении давления до 0,005 МПа, что соответствует температуре насыщения 33⁰С, к.п.д. цикла возрастает до 0,47. Однако, выбор конечного давления в конденсаторе определяется температурой охлаждающей воды, т.к. для интенсивного теплообмена разность температур между паром и охлаждающей водой должна быть 10 – 15⁰С.