Регенеративный цикл для водяного пара.

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 5Следующая ⇒

Весьма существенное повышение экономичности паросиловых установок достигается путем применения в них регенеративного подогрева питательной воды за счет теплоты парообразования пара, расширяющегося в двигателе.

Простейшая схема.

Перегретый пар из котлоагрегата 1 поступает с давлением p₁ в турбину 2, где основная его часть расширяется до давления р₂ и проходит в конденсатор 3. Некоторая же часть пара отбирается из промежуточной ступени турбины при давлении р_отб > р₂ и направляется в регенеративный подогреватель 5, где и конденсируется, отдавая свою теплоту парообразования конденсату, подаваемому в тот же регенеративный подогреватель насосом 4. Количество пара, поступающего в отбор, выбирается с таким расчетом, чтобы конденсат был подогрет до максимально возможной температуры, равной (в подогревателе смешивающего типа) температуре кипения, соответствующей давлению р_отб. После смешения обоих конденсатов в подогревателе смесь подается в котлоагрегат с помощью второго насоса 6, чем и завершается цикл.

Обозначив долю пара через α (и соответственно долю пара, направляемую в конденсатор, через 1- α ), определим ее из уравнения теплового баланса регенеративного подогревателя

, откуда .

здесь i_отб – энтальпия пара поступающего в отбор;

i'_отб – энтальпия его конденсата;

i'₂ – энтальпия конденсата, поступающего из конденсатора.

Значение энтальпии i_отб можно определить с помощью is-диаграммы, найдя точку 3 пересечения адиабаты расширения пара в турбине 1-2 с изобарой отбора р_отб. Эта точка характеризует состояние пара в отборе, а потому она и соответствует искомой энтальпии i_отб.

Работа 1 кг пара, поступающего в турбину, слагается из работы (1- α ) кг пара в процессе 1-2 и работы α кг пара в процессе 1-3, т. е.

Соответственно этому теоретический удельный расход пара составит

, кДж/кг.

Если расход пара на турбину составляет D, кг/сек, то теоретическая мощность, вырабатываемая за счет пара, поступающего в конденсатор, составит , кВт,

а мощность, вырабатываемая за счет пара, поступающего в отбор

и общая мощность турбины будет равна , кВт.

Термический к. п. д. рассматриваемого цикла

. (12.13)

Каково бы ни было давление регенеративного отбора (конечно, при р₁> р_отб> р₂), всегда какая то часть работы турбины совершается паром, теплота парообразования которого не теряется в конденсаторе, а полезно используется в регенеративном подогревателе, поэтому значение термического к. п. д., вычисленное по этой формуле, всегда получается большим, чем у соответствующего цикла Ренкина без регенерации.

Теплофикационные циклы

Основной тепловой потерей паросиловой установки, работающей по циклу Ренкина, является теплота парообразования отработавшего пара, отдаваемая охлаждающей воде конденсатора и нигде не используемая. В Ts –диаграмме эта потеря для цикла 1-2-3-4-5-1 изображается площадью прямоугольника 2-3-8-10-2. Как было показано ранее, при максимальных начальных параметрах и наиболее глубоком вакууме в конденсаторе эта потеря составляет 55% –52% всего тепла, сообщенного рабочему телу в котлоагрегате, а во всех других случаях она еще больше.

Невозможность использования теплоты охлаждающей воды конденсаторов для удовлетворения тепловых потребителей объясняется низкой температурой этой воды, составляющей обычно около 20⁰С.

Устранить эту потерю можно путем существенного повышения давления, а следовательно, и температуры отработавшего пара, что делает его пригодным для удовлетворения тепловых нужд промышленности или коммунального хозяйства.

Положим, пар расширяется до давления, близкого к атмосферному, чему на Ts-диаграмме соответствует точка 6. В таком случае количество тепла, превращенного в работу (а затем в электроэнергию), будет измеряться площадью 1-6-7-4-5-1, а тепло, полезно использованное для удовлетворения нужд тепловых потребителей, – площадью 7-6-10-9-7.

Работа 1 кг пара в этом случае будет меньше, чем при расширении до предельно низкого давления, и расход пара на получение того же количества электроэнергии будет больше. Зато теплота парообразования отработавшего пара не теряется, а полезно используется. Поэтому для оценки экономичности такого рода установок вводится понятие о степени использования тепла, под которой понимается отношение всего использованного (в виде механической и тепловой энергии) тепла к количеству тепла, затраченному на образование пара.

В цикле Ренкина и регенеративном цикле степень использования тепла есть не что иное, как термический к. п. д. цикла. Следовательно, для чисто конденсационных установок степень использования тепла может достичь лишь 52 – 53%. В теоретическом цикле комбинированной выработки электроэнергии и тепла (иначе говоря – выработки электроэнергии на базе теплового потребления) степень использования тепла составляет 100%.

Практически комбинированная выработка, электрической и тепловой энергии осуществляется с помощью паровых турбин специальной конструкции, работающих либо с противодавлением, либо с ухудшенным вакуумом, либо с одним или несколькими регулируемыми отборами пара.

⇐ Предыдущая 1 2 345 Следующая ⇒