Цикл Ренкина на перегретом паре

Для увеличения h _t цикла Ренкина применяют перегрев пара в пароперегревателе. Цикл Ренкина на перегретом паре является основным циклом теплосиловых установок, применяемых в современной теплоэнергетике. На рис. 11.5 приведена принципиальная схема установки, а на рис. 11.6 изображен цикл в p - v, T - s и i - s координатах. В турбине перегретый пар, адиабатически расширяясь (процесс 1–2), совершает работу. Из турбины пар поступает в конденсатор, где, конденсируясь при p = const и t = const, превращается в кипящую воду (процесс 2–3). Насосом вода адиабатически сжимается от давления p ₂ до p ₁. Вода практически несжимаема, поэтому процесс сжатия воды 3–4 можно считать и изохорным. Вода под большим давлением поступает в парогенератор, где сначала нагревается в его экономайзерной части до температуры кипения, соответствующей давлению p ₁ (процесс 4–5), затем кипящая вода превращается в сухой насыщенный пар (процесс 5–6), который затем перегревается в пароперегревателе (процесс 6–1). Процесс нагрева воды до кипения, превращения в сухой насыщенный пар и перегрев пара осуществляется при p = const. В схеме два агрегата, связанных с механической работой: турбина вырабатывает, а насос затрачивает работу.

Полезная работа цикла определится следующим образом:

. (11.1)

. (11.2)

. (11.3)

Так как , то считают и

. (11.4)

Теплота q ₁, подводимая в цикле (процесс 4–1) при p ₁ = const, и теплота q ₂, отводимая (процесс 2–3) при p ₂ = const, определяются как

, так как , то , (11.5)

. (11.6)

Энтальпия воды, кДж/кг:

Термический КПД цикла

. (11.7)

Мощность турбины N вычислится в соответствии с определением:

, кВт, (11.8)

где D, кг/ч – расход пара, который может быть выражен через удельный расход пара, определяемый отношением d = D/N. Эта величина характеризует экономичность цикла Ренкина и представляет собой удельную производительность, т.е. количество пара, необходимое для выработки 1 кВт-ч электроэнергии, кг/кВт-ч:

. (11.9)

Расход пара D определится произведением

D = d×N. (11.10)

Если нужно определить , то полученные по формулам (11.5) и (11.6) значения необходимо умножить на D.

В парогенераторе выделяется количество теплоты :

, (11.11)

где - удельная теплотворная способность топлива, т.е. количество теплоты, выделяющееся при сгорании 1 кг топлива, кДж/кг; B - расход топлива, вычисляемый как