Цикл Карно водяного пара на АЭС

Рабочим телом в нижней ступени ртутНо-водяного цикла служит водяной пар, дающий возможность снижать низший температурный предел цикла до 24—28° С. В качестве рабочего тела верхней ступени применяются пары жидкости, имеющей высокую температуру кипения при небольших давлениях и малую теплоемкость, что позволяет осуществлять цикл с высокой начальной температурой на насыщенном паре, т. е. при минимальном отклонении от цикла Карно. [c.119]

Рис. 6.6. Циклы Карно и Ренкина насыщенного водяного пара в Т, 5-диаграмме

Цикл Карно для водяного пара [c.296]

Термический к. п. д. цикла Ренкина увеличивается с возрастанием начальных параметров пара. Если в качестве рабочего тела применяют водяной пар, то повышение начальной температуры ограничено сравнительно малой критической температурой /цр = 374,15° С, но связано с высоким давлением = 221,29 бар. Применение перегретого пара при максимальных значениях температуры 560—600° С и давлениях до 250 бар увеличивает к. п. д. цикла, однако и при этих условиях он значительно ниже к. п. д. цикла Карно. [c.308]

Из рис. 18.16 видно, что наиболее значительно термический к. п. д. цикла возрастает при повышении начального давления примерно до 90 бар, после чего рост замедляется. Это объясняется тем, что доля теплоты, затрачиваемой на собственно подогрев воды, при высоких давлениях относительно увеличивается, в результате чего средняя температура подвода теплоты возрастает более медленно. При высоких давлениях даже большое приращение давления приводит к незначительному увеличению средней температуры подвода теплоты. Высокое давление насыщенного водяного пара при применяемых в теплотехнике температурах является основным недостатком этого рабочего вещества, так как значительно утяжеляет и удорожает конструкцию теплосиловых установок. Интересно отметить, что это было ясно уже Карно, который писал, что главный недостаток водяных паров — это большая упругость при высоких температурах. [c.578]

Процессы преобразования теплоты, полученной при сгорании топлива, в механическую работу осуществляются в паросиловых установках, рабочим телом в которых чаще всего являются вода и водяной пар. Рассмотрение циклов паросиловых установок начнем с наиболее экономичного из них в заданном интервале температур — цикла Карно. Принципиальная схема установки и цикл представлены па рис. 12.1 и 12.2. [c.200]

ЦИКЛ КАРНО ДЛЯ ВОДЯНОГО ПАРА [c.163]

Цикл Карно состоит из двух изотерм и двух адиабат (см. гл. 5) и его можно осуществить, если в качестве рабочего тела использовать влажный, например водяной, пар. С точки зрения термодинамики представляется целесообразным осуществлять в тепловых паровых двигателях цикл Карно, так как он имеет наибольший термический к, п. д. ti k в заданном диапазоне изменения температур. На рис. 15.1 представлена схема паротурбинной установки, а на рис. 15.2—цикл Карно на влажном паре [c.142]

Известно, что использование в качестве рабочего тела насыщенного пара позволяет осуществить на практике цикл Карно. Постоянство температуры в изобарном процессе подвода или отвода теплоты обеспечивается вследствие испарения или конденсации части насыщенного пара. Цикл Карно для водяного пара [c.204]

По изложенным соображениям цикл Карно на практике не применяется, а в паросиловых установках используется цикл, в котором осуществляется полная конденсация отработавшего пара, и вместо громоздкого компрессора устанавливается питательный водяной насос, подающий конденсат в парогенератор. В таком цикле, называемом циклом Ренкина, возможно применение перегретого пара, что также повышает экономичность цикла. [c.206]

К сожалению, даже цикл Карно насыщенного водяного пара обладает весьма низким КПД из-за невысоких температур насыщения. Например, при давлении 9,8 МПа температура насыщения составляет 311°С. При температуре холодного источника, равной 25°С,т] карно = 1— — (273 -Н 25) / (273 311) =0,49. Дальнейшее увеличение температуры Т, а значит, и давления р[ не имеет смысла, ибо, мало увеличивая КПД, оно приводит к утяжелению оборудования из условий прочности, а также к уменьшению количества теплоты Ри забираемой каждым килограммом воды в процессе испарения 41 (из-за сближения точек 4 и 1 на рис. 6.6 и 6.8 по мере повышения температуры). Это означает, что для получения той же мощности необходимо увеличивать расходы воды и пара, т. е. габариты оборудования. [c.66]

Неоспоримые преимущества в этой связи приобретает использование для целей охлаждения влажного водяного пара. Известно, что к. п. д. цикла, совершаемого таким паром, может отличаться от к. п. д. цикла Карно, описанного в интервале тех же температур, на величину, определяемую потерями в проточной части паровой турбины. Тем самым обеспечивается высокая степень преобразования тепла в механическую работу. Благодаря наличию взвешенной влаги возрастает суммарная теплоемкость охлаждающего агента. Это, в свою очередь, уменьшает требуемые расходы охлаждающего агента и необходимые площади проходного сечения охлаждающего тракта. Существенное значение для условий охлаждения приобретает также интенсификация теплообмена вследствие наличия взвешенной влаги в потоке пара. Исследования, проведенные в Ленинградском политехническом институте, показали, что содержание (2—3%) влаги существенно увеличивает коэффициент теплоотдачи от нагретой поверхности к потоку насыщенного пара [8]. [c.205]

Ранние исследовательские работы, проводившиеся в связи с применением подогрева питательной воды отработанным паром, не могли опираться на точные сведения о свойствах водяного пара, а также на сколь-нибудь широкий практический опыт применения регенеративных процессов. Скудные сведения о свойствах водяного пара объяснялись низкими параметрами пара (3—5 ата), применяемыми в то время. Отсутствие данных о термодинамических свойствах водяного пара не позволяло исчерпывающе анализировать регенеративный цикл. И. А. Вышнеградский, Цейнер, Ренкин и другие исследователи регенеративных циклов, упрощая задачу и рассматривая идеализированные схемы регенерации, пришли к правильным выводам для этих упрощенных схем. Ими была доказана возможность сохранения основных преимуществ цикла Ренкина — сжатие не в компрессоре, как это необходимо в цикле С. Карно для насыщенного пара, а в насосе. При этом путем введения регенеративного подогрева питательной воды оказалось возможным для идеальных циклов получить такую же величину к. п. д., как и для цикла С. Карно. Этот этап работы, продолжавшийся и в первой четверти XX в., характерен изучением регенеративного цикла с его качественной стороны, путем [c.44]

Цикл со сжатием пара вместо конденсации исключает потери теплоты парообразования и при применении перегрева и регенерации делается аналогичным рассмотренному выше обобщенному тепловому циклу (см. фиг. 2) с возможностью получения термического к. п. д., по своему значению близкого к значению к. п. д. теоретического цикла Карно. Этим объясняется интерес к циклу со сжатием пара, проявленный еще в начале текущего столетия, когда появились первые догадки о возможности осуществления этого цикла. Вопросами применения цикла со сжатием пара вместо его конденсации занимались и в 30-годах нашего столетия. Однако эта задача осталась неразрешенной и теоретически не разработанной, несмотря на проявленный к ней интерес. Обычное рассмотрение цикла заключалось в серии тепловых расчетов без их общего анализа. Анализу цикла мешала ограниченная область параметров водяного пара, в которой он рассматривался. Термодинамические свойства водяного пара лишают возможности проводить аналитические выкладки, имеющие практическое значение. Реализации цикла не позволяли недостаточные сведения о [c.92]

Особенностью рассмотренных основных трудов авторитетных исследователей ГТУ (фиг. 36) [9], [22], [23], [33], [361 является то, что выводы о перспективах ГТУ основаны на возможности исследования циклов с идеальным рабочим телом в сколько угодно большом интервале начальных температур. Отсутствие знаний свойств водяного пара в том же диапазоне изменения начальной температуры цикла лишало возможности аналогичных исследований. Принимались упрощенные, не имеющие основания, представления о перспективах развития паровых циклов (фиг.. 67) [22], [33 ]. Приведенное выше положение С. Карно [c.201]

Изменение термического к. п. д. цикла Рен-кина насыщенного пара ч с учетом и без учета работы питательного(и конденсатного) насоса приведено на фиг. 49, из которой видно, что к. п. д. имеет максимум при = = 350° С и = 170 ата в расчете принято, что р 0,04 ата, 1 — 2Ъ,(Ь° С.С повышением начальных параметров отклонение к. п. д. цикла Ренкина насыщенного водяного пара от к. п. д. цикла Карно увеличивается (фиг. 49, [c.77]

Дальнейшее повышение начального давления водяного пара сверх 225 250 ата при температуре около 600° С, определяемой свойствами металлов, не дает значительного улучшения термодинамических и экономических показателей. С повышением давления в этой области к. п. д. водяного цикла возрастает незначительно вес и стоимость теплового оборудования сильно возрастают. Применение температуры перегрева сверх 600° С при высоком давлении пока технически не обеспечено. При этом к. п. д. идеального цикла высоко перегретого водяного пара все же значительно ниже к. п. д. цикла Карно, что обуславливается физическими и термодинамическими свойствами водяного пара как рабочего вещества. [c.528]

Цикл паросиловой установки для водяного пара значительно отличается от цикла Карно и имеет невысокий относительный термический к. п. д., который уменьшается при увеличении давления.. [c.162]

Отклонение к. п. д. цикла Ренкина от к. п. д. цикла Карно при перегретом водяном паре значительно больше, чем при насыш,енном водяном паре. [c.163]

Для ртутного пара при одинаковых верхнем и нижнем температурных пределах отклонение цикла Ренкина от цикла Карно значительно меньше, чем для водяного пара, что особенно заметно при повышении давления и температуры. [c.163]

Из сопоставления циклов на водяном насыщенном паре и цикла на ртутном насыщенном паре наглядно видно, что причиной отклонения к. п. д. этих паровых циклов от цикла Карно является степень отклонения нижней пограничной кривой от адиабаты. У водяного пара это отклонение велико, у ртутного пара — незначительно. [c.21]

Схема теплосиловой установки, в которой осуществляется цикл Карно на влажном паре, представлена на рис. 11-1. В паровой котел 1 поступает влажный водяной пар малой степени сухости х. За счет сгорания в топке котла топлива (уголь, мазут, природный газ и др.) к влажному пару подводится тепло, и степень сухости пара повышается до значений х, близких к единице. Процесс подвода тепла в котле происходит при постоянном давлении и при постоянной температуре Ti. [c.357]

Для ртутного пара в интересующем нас практически температурном интервале величина (п = 2000 — 2500, тогда как для водяного пара <0 = 600 — 300 и резко падает с повышением давления и температуры. Следовательно, именно с переходом к высокому давлению отклонение цикла Ранкина для водяного пара от цикла Карно будет сказываться в максимальной степени. [c.13]

Для ртутного пара при одинаковых верхнем и нижнем температурных пределах отклонение цикла Ранкина от цикла Карно значительно меньшее, чем для водяного пара. [c.14]

Фиг. 4. Отклонение цикла Ранкина от цикла Карно при насыщенном и перегретом водяном паре с начальным давлением 30 ата.

Коэффициент полезного действия цикла насыщенного водяного пара может быть улучшен введением регенерации тепла. На рис. 2 показано, что при регенерации в цикле водяного пара линия 3"—3" эквидистантна нижней ииграничной кривой 4—1, т. е. площадь полезной работы парового цикла этим приближается по величине к площади полезной работы цикла Карно. В цикле с перегретым паром влияние регенерации относительно меньше, так как основное отклонение к. п. д. этого цикла от к. п. д. цикла Карно происходит в зоне перегретого пара. Для цикла на ртутном паре применение регенерации не дает заметного эффекта, так как вследствие малой теплоемкости жидкой фазы (при 100° С теплоемкость жидкой ртути около 0,13 Дж/(кг- К), а воды 4,19 Дж/(кг К) нижняя пограничная кривая ртути достаточно близка к адиабате. В циклах на парах цезия и рубидия влияние регенерации на к. п. д. также незначительно. К. п. д. циклов на парах натрия и калия может быть несколько повышен при использовании регенерации. [c.23]

Пользуясь h., < -диа1раммой водяного пара, посчитать КПД цикла Ренкина па насыщенном паре при давлении перед турбиной 9,8 МПа. Сравнить с КПД цикла Карно, имеющего те же параметры, а также цикла Ренкина при перегреве пара до 540 °С. Давление за турбиной Р2 = 4 кПа. [c.68]

Действительная эффективность бинарного цикла значительно выше эффективности паро-водяной установки термический к. п. д. его достигает 0,8—0,85 от величины к. п. д. цикла Карно, работаю- [c.309]

Рассмотрим цикл Ренкина на перегретом паре. Термодинамические циклы Карно и Ренкина насыщенного пара имеют довольно низкий к. п. д., что связано главным образом с невысокой температурой пара на входе в паровую турбину. Максимальная температура насыщ,енного водяного пара может быть не выше температуры воды в критической точке кр = 374,15 °С, что соответствует давлению ркр = 22,1 МПа. [c.166]

Повышающий трансформатор теплоты, работающий по циклу Карно, из воды, предварительно подогретой до 104 °С, вырабатывает 2,3 кг/с насыщенного пара давлением 2 МПа используя теплоту конденсации насыщенногс водяного пара давлением 0,8 МПа. Температура окружающей среды 300 К. Определить теоретическую мощность цикла и расход пара низкого давления. [c.157]

В 2-17 был рассмотрен цикл Карно там было указано, что по конструктивным соображениям нельзя построить двигатель, который работал бы по этому циклу. Затруднения прежде всего связаны с подводом и отводом тепла при постоянной температуре. В дальнейшем мы увидим, что в отношении двигателей, рабочим телом в которых служит водяной пар, такой подвод и отвод тепла частично возможен. В двигателях, использующих в качестве рабочего тела идеальный газ, это невозможно даже частично. Таким образом, цикл Карно — только теоретический цикл, изучение которого дает возможность установить предельное значение термического к. п. д. при преобразовании тепла в механическую энергию, и именно это обстоятельство определяет его большое практическое значение. Действительные дннгатели работают по циклам, отличным от цикла Карко. [c.149]

Здесь т)к есть термический к. п. д. цикла Карно между наивысшен Т и наинизшей температурами Г —температура водяного пара, не- [c.455]

Наибольшее значение термического КПД цикла может быть получено при максимально высоких температурах подводимой теплоты, что подтверждается проведенным выше анализом зависимости КПД паровых циклов от параметров рабочего агента. Однако для создания реальных циклов и реализации указанных преимуществ требуются особые природные свойства рабочего тела, так как в отличие от цикла Карно в цикле Ренкина качество рабочего тела существенно влияет на термический КПД установки. Наиболее часто в качестве рабочего тела в современных энергетических паровых установках испольаус-ся водяной пар. Однако вода по своим свойствам не может удовлетворять всем требованиям, предъявляемым к рабочим телам о целью увеличения КПД. Прежде всего она имеет низкую критическую темпера-туру (Т р 647.15 К) и при этом достаточно большое критическое давление р р = 22,219 МПа. При таких физических свойствах воды и водяного пара при росте температуры перегрева не удается существенно повысить среднюю температуру подводимой теплоты. Вода имеет слишком большое значение удельной теплоемкости, а это, как [c.318]

Значение а "" больше коэффициента заполняемости одного пароводяного цикла Ренкииа а" " = пл, Г234511и.п. 123101, соответствующего тем же температурам. Таким обра.зом, а " " > а"-". Если оценивать эффективность циклоп в процентах КПД цикла Карно при одинаковых температурных перепадах, то КПД бинарного цикла 85— 90%, а цикла Ренкииа — всего лишь око.ао 70%, Это связано прежде всего с тем, что теплота в промежуточном цикле используется практически па 100%, так как теплота, отдаваемая холодильнику, не теряется, а полезно используется на получение водяного пара. [c.320]

Отношение к. п. д. ртутноводяного бинарного цикла с регенеративным перегревом водяного пара к к. п. д. цикла Карно. . . 0,68 0,68 0,68 0.68 [c.91]

Характерной особенностью воздушно-водяных испарительных холодильных машин является возможность регулирования температуры охлажденной воды Изменением не только вакуума, но и начальных параметров и расхода воздуха. Расширяется интервал температур воды при одном и том же вакууме от температуры насыщения пара до температуры воздуха по смоченному термометру, а также интервал давлений —в сторону снижения вакуума при одной и той же температуре охлаждения воды. Ее охлаждение происходит в основном за счет скрытой теплоты парообразования, т. е. слабо зависит от расхода воздуха. Зато от расхода воздуха зависят параметры процесса — температура и давление (вакуум). Изменение вакуума позволяет уменьшить расход воздуха и тем самым увеличить теплосъем с каждого килограмма воздуха (рис. 5-28). А поскольку мощность привода турбокомпрессора ВХМ зависит от расхода рабочего ела и от вакуума, то снижение вакуума аа счет введения в аппарат небольшого количества воздуха при почти постоянном расходе пара позволяет эту мощность уменьшить по сравнению с чисто вакуумным охлаждением, аналогично графику на рис. Б-7 (кривая 6). В ВХМ энергозатраты также меньше, чем в воздушных холодильных машинах, так как расход воздуха в них на порядок меньше в силу испарительного принципа охлаждения. По энергозатратам ВХМ находятся нй уровне фреоновых парокомпрессионных хй-Лодильных машин в которых термический Кпд близок к КПД цикла Карно. [c.169]

Ранее было показано (стр. 114), что наиболее оо1вершенным (экономичным) из всех идеальных циклов является цикл Карно. В связи с этим рассмотрим цикл Карно в применении к водяному пару, начав это рассмотрение с насыщенного пара. [c.164]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...