Регенеративный цикл паросиловой установки.
⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 4
При наличии двух источников тепла с температурами Т 1 и Т 2 в цикле Ренкина, осуществляемом во влажном паре, на участке подогрева питательной воды 3-4 (рис. 1) будет иметь место необратимый переход тепла при конечной разности температур Если процесс расширения пара вести не по адиабате 1-2, а по политропе 1-2¢, эквивидистантной кривой 3-4 с отводом тепла, то, осуществляя при этом регенерацию тепла, то есть обратимый переход тепла с участка 1-2¢ на участок 3-4, получим обратимый обобщенный цикл Карно, кпд которого равен кпд наивыгоднейшего обратимого цикла Карно. Подобный регенеративный цикл можно было бы приближенно осуществить по схеме, представленной на рис. 2, которая включает три ступени турбины ПТ-I, ПТ-II, ПТ-III и две ступени регенератора Р-I и Р-II.
Пар после первой ступени ПТ-I турбины поступает на первую ступень регенератора Р-I, отдавая часть теплоты питательной воде, направляемой в водяной экономайзер. После регенератора первой ступени пар поступает во вторую ступень турбины ПТ-II. Отработав на лопатках второй ступени турбины, пар направляется во вторую ступень регенератора Р-II, где отдает питательной воде еще одну часть теплоты. Затем пар поступает в третью ступень турбины и после нее — в конденсатор К.
Рис. 3. С увеличением числа ступеней турбины и регенератора ломаная линия Регенеративный цикл, широко применяемый в ПСУ, осуществляется путем последовательного отвода из турбины части пара для регенеративного подогрева питательной воды. При таком способе состояние оставшегося основного потока пара в турбине остается таким же, как и в цикле без регенерации. Различают две основные схемы регенеративного подогрева: Смешивающая (содержит в качестве регенераторов подогреватели смешивающего типа). Каскадная (содержит поверхностные подогреватели). Простейшая смешивающая схема регенеративного подогрева питательной воды с двумя отборами пара из турбины и соответствующий ей цикл в is - диаграмме выглядят следующим образом (рис. 4, 5). Участок m - n -2 изображен условно, т.к. здесь расширяется не весь поступивший в турбину пар. Работа цикла l равна работе 1 кг пара при полном его расширении за минусом недовыработанной работы g 1 и g 2 кг пара, ушедшего в отборы: Количество подведенного в цикле тепла
Термический кпд регенеративного цикла
Рис. 4. 56ЦИКЛЫ ПАРОГАЗОВЫХ УСТАНОВОК. Бинарный цикл В парогазовых установках используют два рабочих тела - горячий газ (продукты сгорания топлива) в газотурбинных двигателях и водяной пар в паровых турбинах. Эти установки являются типичными бинарными установками с коэффициентом заполнения, приближающимся к единице. Под коэффициентом заполнения в данном случае понимается отношение площади данного цикла в Ts- диаграмме к площади цикла Карно, выполняемого в том же интервале температур. Применение парогазовых циклов позволяет значительно повысить кпд установки и снизить капитальные затраты на ее содержание. Важнейшим фактором повышения кпд является использование продуктов сгорания топлива как рабочего тела в области высоких температур (в газовой турбине) и водяного пара в области низких температур (в паровой турбине). Идеальный парогазовый цикл, в котором температуры рабочих тел при подводе и отводе теплоты постоянны и равны температурам соответствующих теплоисточников изображен на рис. 11.21. Этот цикл соответствует обратному циклу Карно. Здесь площадь 1-2-5-4-1 изображает количество полезной теплоты, используемой в газовой части цикла, а площадь 3-4-5 - количество теплоты паровой части. В процессе 4-5 происходит передача теплоты от газовой части к паровой. Например, при температурах t1=800°C и t2=:100С термический кпд цикла Карно Существуют две основных схемы парогазовых установок. В первом типе установок газообразные продукты сгорания и водяные пары смешиваются друг с другом и затем поступают в турбину. Во втором типе рабочие тела, каждое в отдельности, направляются соответственно в газовую и паровую части установки. Схема парогазовой установки с раздельными потоками продуктов сгорания и водяного пара представлена на рис. 11.22. На этом рисунке; 1-парогенератор; 2-пароперегреватель; 3-паровая турбина; 4 -электрический генератор, соединенный с паровой турбиной; 5-конденсатор; б-питательный насос; 7-газоводяной подогреватель; 8-компрессор для подачи сжатого воздуха в парогенератор; 9-газовая турбина; 10-электрогенератор, соединенный с газовой турбиной.
Рис. 11.22 В этой установке воздух после сжатия в компрессоре подается в высоконапорный парогенератор, работающий на газовом или жидком топливе при постоянном давлении. Теплота продуктов сгорания частично расходуется на парообразование и перегрев пара в парогенераторе. Продукты сгорания с пониженной температурой направляются в газовую турбину и после нее в газоводяной подогреватель для подогрева питательной воды, направляемой в парогенератор. Цикл такой установки в t-s-диаграмме изображен на рис. 11 23.
Рис. 11.23 Удельная полезная работа пароводяного цикла И газового цикла Где Удельное количество теплоты, полученное обоими рабочими телами в теоретическом цикле Отсюда термический кпд парогазового цикла будет Эффективными парогазовыми установками являются установки со сбросом уходящих газов газовых турбин в парогенераторы. Применение в этом случае паровой и газовой регенерации значительно повышает кпд всей установки, который может достигать значений 0,4 - 0,45. БИНАРНЫЕ (ДВОЙНЫЕ) ЦИКЛЫ В бинарных циклах в качестве рабочих используются два тела вместо одного. Применение двух рабочих тел обосновывается тем, что пар воды как рабочее тело вместе с положительными имеет и отрицательные свойства, которые наиболее проявляются в области высоких температур.
Рис. 11.18 Чем больше кз тем выше термодинамическое совершенство цикла. Применение бинарных циклов позволяет существенно увеличить к3. Недостатки водяного пара как рабочего тела заключаются в том, что вода при сравнительно невысокой критической температуре (tK - 374,15 °С) имеет высокое критическое давление (22,115 МПа). В связи с чем для повышения кпд цикла Ренкина приходится повышать начальную температуру пара, которая в сочетании с высоким давлением неблагоприятно влияет на материал оборудования тепловой станции.
Если бы удалось найти рабочее тело с более высокой критической температурой, чем у воды, при достаточно низком критическим давлении, то кпд цикла Ренкина можно было бы повысить. В то же время это рабочее тело должно иметь низкую температуру насыщения при низких давлениях, близкую к температуре охлаждающей воды. Кроме того, жидкость должна иметь малую теплоемкость, а перегретый пар жидкости - большую теплоемкость.
Для того чтобы приблизиться к тем условиям протекания процессов а ПСУ, которые должны выполняться при использовании рабочего тела с перечисленными выше положительными свойствами, был создан цикл с двумя рабочими телами. В таком цикле одно из рабочих тел имеет высокую критическую температуру при достаточно низком давлении насыщения. Оно используется в цикле, реализуемом в области высоких температур. Второе рабочее тело должно иметь низкую температуру насыщения, сопоставимую с температурой окружающей среды при давлениях вакуума (давление в конденсаторе). В качестве первого рабочего тела используется ртуть. В области низких температур в качестве рабочего тела используется вода. Принципиальная схема ртутно-водяной бинарной установки представлена на рис. 11.19. На рисунке введены следующие обозначения: РК - ртутный котел; ПП - пароперегреватель водяного пара; РТ - ртутная турбина; КИ -конденсатор-испаритель; ПТ - паровая турбина; КВП - конденсатор водяно пара; H1, H2 - насосы ртутный и водяной соответственно.
Рассмотрим процессы цикла: 1-2 - адиабатный процесс расширения водяного пара на лопатках паровой турбины; 2-3 - конденсация пара в конденсаторе водяного пара; 3-4 - процесс сжатия воды в насосе Н2 и подогрев водь, до температуры кипения в конденсаторе ртутного пара; 4-5 - кипение воды в конденсаторе-испарителе; 5-1 - перегрев водяного пара в пароперегревателе ПП от теплоты уходящих из ртутного котла газов. Выше был рассмотрен пароводяной цикл. Рассмотрим ртутный 6789. Процесс 6-7 - адиабатное расширение ртутного пара на лопатках ртутной турбины; 7-8 - конденсация пара в конденсаторе-испарителе; 8-9 - сжатие жидкой ртути в насосе HI и подогрев ее до температуры кипения в ртутном котле; 9-6 - парообразование в ртутном котле. Так как энтальпия ртутного пара значительно меньше энтальпии водяного пара, то за одинаковые отрезки времени через конденсатор-испаритель должно пройти водяного пара в 10-12 раз меньше, чем ртутного. В связи с чем, на Ts -диаграмме цикл 123451 выполнен для 1 кг водяного пара, а цикл 6789 для М кг ртутного пара. Вводится понятие кратности циркуляции ртути т, которая равна отношению массы ртути к массе воды в цикле. Она может быть найдена также из теплового баланса конденсатора-испарителя m= Термический кпд бинарного цикла находится по формуле где Термический кпд бинарного цикла достигает 0,8-0,85 от значения кпд цикла Карно, работающего в тех же температурных пределах. Для повышения кпд бинарной установки можно применять регенеративный подогрев питательной воды. Термический кпд бинарного цикла при t6 =500° С и t2 =30° С составляет КПД с индексом t= 0,57.
Воспользуйтесь поиском по сайту: ![]() ©2015 - 2025 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|