ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Цикл паросиловой установки с промежуточным перегревом пара из "Техническая термодинамика " Применяемая обычно при технических расчетах формула (14-7) или (14-10) для термического к. п. д. цикла паросиловой установки не выражает в явной форме зависимость термического к. п. д. от параметров пара. Характер этой зависимости проще всего установить иа рассмотрения цикла на Т—s диаграмме. [c.436] Если при одинаковом конечном давлении pi и одной и той же максимальной температуре цикла повысить начальное давление пара ри то вследствие соответствующего повышения температуры насыщения возрастает также и средняя температура подвода тепла, как это ясно видно из Т—S диаграммы (рис. 14-17). Возрастание средней температуры подвода тепла при неизменной температуре отвода тепла приводит к увеличению термического к. п. д. цикла, а следовательно, и к уменьшению удельного расхода тепла. Повышение начального давления является одним из эффективных методов увеличения rit цикла паросиловой установки. На рис. 14-18 показана зависимость j t от pi при различных ti и Р2 = 0,04 бар. [c.436] Уместно подчеркнуть здесь, что повышение термического к. п. д. паросиловой установки с ростом давления обусловлено не непосредственно увеличением начального давления пара, а связанным с ним увеличением средней температуры подвода тепла. Начальное давление пара выступает при этом лишь как наиболее заметный внешний фактор и на самом деле является только показателем, но не причиной увеличения термического к. п. д. Высокое давление насыщенного пара при применяемых в теплотехнике температурах является основным недостатком водяного пара как рабочего вещества, так как значительно утяжеляет и удорожает конструкцию теплосиловых установок. [c.437] Повышение начального давления вызывает уменьшение удельного объема пара на входе в турбину. Этот фактор является в некоторой степени благоприятным, так как приводит к уменьшению габаритов и веса турбины при этом, однако, возрастают потери работы в турбине, в результате чего ее внутренний к. п. д. несколько ухудшается. [c.437] Влияние степени перегрева пара, т. е. увеличения начальной температуры пара по сравнению с температурой насыщенного пара при заданном давлении пара pi, на термический к. п. д. цикла легко выясняется при помощи Т—S диаграммы. [c.437] Повышение начальной температуры пара от ii до (рис. 14-20) приводит к возрастанию средней температуры подвода тепла при неизменной температуре отвода тепла и соответственно к увеличению термического к. п. д. цикла. Дальнейшее повышение температуры ty при переходе от точки 1 к точке 1 вызывает также увеличение средней температуры отвода тепла. Однако при этом средняя температура подвода тепла увеличивается несколько сильнее, чем средняя температура отвода тепла, и поэтому термический к. п. д. цикла возрастает. [c.437] Зависимость термического к. п. д. цикла от ti для различных pi при Р2 = 0,04 бар представлена графически на рис. 14-21. Перегрев пара до высоких температур широко используется в современной паротехнике для повышения термического к. п. д. паросиловых установок. Если до первой мировой войны применялись температуры перегрева порядка 300° С, то в настоящее время эти температуры доходят до 550—580° С ведутся работы по освоению температур перегрева 600—650° С и выше. [c.437] Дальнейшее повышение температуры перегрева пара ограничивается способностью металла выдерживать длительное время большие напряжения при высоких температурах. Это значит, что предел повышения температуры перегрева в паросиловых установках в основном определяется современными возможностями металлургии. [c.438] Помимо увеличения термического к. п. д. перегрев пара приводит к уменьшению конечной влажности пара, что вполне ясно из рис, 14-20. Поэтому при больших начальных давлениях перегрев пара является совершенно необходимым. [c.438] Уменьшение конечного давления рг (при неизменных начальных параметрах пара pi, t ) вызывает понижение температуры конденсации пара /г, а следовательно, и температуры отвода тепла при весьма незначительном понижении средней температуры подвода тепла, вследствие чего термический к. п. д. паросиловой установки возрастает. [c.438] КОГО давления р2 в цикле дает возможность благодаря повышению термического к. п. д. при незначительном увеличении подводимого тепла получать относительно большую работу (/2, = пл. 12 3 41 вместо /а= = пл. 12341). [c.438] Зависимость термического к. п. д. цикла от конечного давления р2 при /31 = 90 бар и /i = 480° представлена на рис. 14-23. Из этих данных видно, что понижение конечного давления приводит к значительному повышению термического к. п. д. цикла. Например, при уменьшении конечного давления от 0,1 до 0,03 бар г ( увеличивается от 0,396 до 0,427, т. е. на 7,5%, а уменьшение рг от 1 до 0,03 бар увеличивает термический к. п. д. почти на 25%. [c.438] Практический предел понижения давления в цикле определяется из условия, чтобы температура насыщения при конечном давлении р2 была не ниже температуры окружающей среды, иначе передача окружающей среде тепла, выделяющегося при конденсации пара, будет невозможна. Однако в действительности достичь и этого предела не удается. Это обусловлено прежде всего тем, что для более или менее интенсивного теплообмена между конденсирующимся паром, отдающим тепло, и средой, воспринимающей это тепло, должна существовать конечная разность температур. Кроме того, конденсирующийся цар, как правило, отдает тепло н непосредственно окружающей среде, а некоторому Промежуточному телу (чаще всего воде, протекающей по трубам конденсатора), количество которого конечно. Вследствие этого промежуточное тело в процессе теплообмена нагревается, что заставляет еще более увеличивать температуру конденскрующегося пара. [c.439] В современных крупных паротурбинных установках давление в конденсаторе р2 составляет 0,040—0,035 бар, что соответствует температуре насыщения 29—26° С установки с паровыми мащинами работают обычно с Р2 0,1 бар, и только в редких случаях (для мелких установок или для паровозов) допускается работа на выхлоп с Рг=Л бар. [c.439] Поддержание глубокого вакуума является одним из важнейших требований эксплуатации паросиловых установок, обеспечивающик их экономичность однако, так же как и в отнощении начального давления, необходимо иметь в. виду, что истинной причиной повышения термического к. п. д. является понижение конечной температуры пара t-i, понижение давления уэо является лишь внешне более заметным фактором. [c.439] В паросиловых установках с выхлопом отработавшего пара наружу отвод тепла при охлал дении пара происходит при атмосферном давлении. Поэтому процесс, условно замыкающий рабочий цикл этой установки, представляет собой изобару, проведенную от точки 2 до точки 3, при температуре которой свежая питательная вода подается в котел (рис. 14-24). [c.439] В предыдущем параграфе было показано, что термический к. п. д. паросиловой установки увеличивается при повышении начальных параметров пара — температуры ti и давления Pi — и понижении конечного давления р , при котором происходит конденсация отработавшего пара. [c.440] Однако и повышение начального давления и понижение давления конденсации приводят к увеличению конечной влажности пара. [c.440] Однако при давлениях более 100—120 бар перегрев пара даже до 500—550° С не обеспечивает допустимой величины конечной влажности пара. В этих условиях становится необходимым промежуточный перегрев пара после расширения его в начальной части турбины. Промежуточный перегрев пара иногда называют также вторичным. [c.440] На рис. 14-26 и 14-27 представлен цикл с вторичным перегревом в координатах р—V и Т—S. Точка 1 соответствует начальному состоянию пара, точка 2—конечному состоянию пара за турбиной, точка 2 — конечному состоянию, которое было бы при отсутствии промежуточного перегрева. [c.440] Вернуться к основной статье