2014-01-25
969
Пути повышения КПД турбоустановки
Характер зависимости термического КПД от параметров пара в различных точках цикла проще всего установить из рассмотрения цикла в Т, s -диаграмме. При этом для большей наглядности целесообразно заменить цикл Ренкина эквивалентным циклом Карно.
В цикле Ренкина подвод теплоты при нагреве питательной воды до температуры насыщения (линия ab на рис. 1.7) при её испарении (линия bc) и прегреве пара (cd) осуществляется при разных температурах. Отвод же теплоты в конденсаторе в зоне влажного пара в этом цикле, как и в цикле Карно, происходит при постоянной температуре Т к (линия ea ¢). Следовательно, чтобы заменить цикл Ренкина эквивалентным циклом Карно, достаточно переменную температуру Т на участке подвода теплоты заменить эквивалентной постоянной температурой Т э (рис. 1.7), при которой площадь эквивалентного цикла будет равна площади, ограниченной контуром цикла Ренкина, т.е. КПД цикла Ренкина h t будет равен КПД эквивалентного цикла Карно hк:
h t = hк = (T э – Т к)/ Т э,
откуда
Т э = Т к/(1 – h t).
Если при неизменных температурах отработавшего Т к и свежего Т 0 пара повысить начальное давление пара p 0, то вследствие повышения температуры насыщения возрастёт эквивалентная температура подвода теплоты от Т э до Т э1 (рис.1.10). Это приведёт к увеличению абсолютного КПД цикла.
| Рис. 1.10. Сравнение идеальных циклов с разными начальными давлениями пара в Т, s -диаграмме |
Однако по мере увеличения начального давления эквивалентная температура цикла Т э сначала возрастает, затем вследствие увеличения доли подводимой теплоты, затрачиваемой на нагрев воды до температуры насыщения, этот рост замедляется, и дальнейшее повышение давления приводит уже к снижению Т э и экономичности цикла.
Располагаемый теплоперепад турбины Н 0 с ростом р 0 увеличивается до тех пор, пока в h, s -диаграмме касательная ab к изотерме t 0 = const не станет параллельной участку изобары р к = const (рис. 1.11).
| Рис. 1.11. Изменение располагаемого теплоперепада Н 0 в зависимости от начального давления р 0 при неизменной начальной температуре и конечном давлении р к |
Энтальпия свежего пара h 0 при t 0 = const с ростом давления р 0 понижается.
Повышение начального давления пара р 0 при заданной температуре t 0 и неизменном конечном давлении р к вызывает увеличение конечной влажности пара, которая приводит к снижению относительного внутреннего КПД турбины ho i , эррозии рабочих лопаток и допускается не более 14 %. Поэтому при повышении начального давления следует повышать также и начальную температуру либо применять промежуточный перегрев пара.
