Оглавление:
Цикл Карно для водяного пара
- Водяной пар Карно цикл Паровые турбинные установки отличаются от двигателей внутреннего сгорания тем, что продукт сгорания топлива является лишь промежуточным теплоносителем, а рабочая жидкость представляет собой некоторое количество жидкого пара, чаще всего пара. На паротурбинной установке процесс получения
работы выглядит следующим образом (Рисунок 19-1). в котел / перегреватель 2 воды и пара. Полученный пар направляется в паровую турбину 3, где тепло преобразуется в механическую работу, обычно преобразуемую в электрическую энергию генератором 4. Отработанный пар
Химическая энергия топлива передается в виде тепла Людмила Фирмаль
поступает в конденсатор 5, где он выделяет тепло в охлаждающую воду. Конденсат, полученный с помощью конденсационного насоса 6, направляется в питающий резервуар 7, из которого питательная вода забирается питательным насосом 8, сжимается до давления, равного давлению в котле, и проходит через нагреватель 9 до подачи пара #
без Будет поставляться Как вы знаете, самый совершенный идеальный цикл — это цикл Карно. Для насыщенного пара цикл Карно показан на рисунке. 19-2. Точка 0 характеризует начальное состояние кипящей воды при постоянной температуре Tn1 и постоянном давлении px давления воды. Сообщается о теплоте qu, равной теплоте испарения r (процесс 0- /). Образующийся сухой насыщенный пар из
- точки 1 расширяется до давления p2 вдоль изоляции в цилиндре паровой турбины (процесс 1-2). В этом процессе температура пара снижается в конденсаторе H2, а степень сухости уменьшается с x = 1 до x2. Образующийся влажный пар с сухостью x2 частично конденсируется до точки 3 при постоянной температуре Tn2 и давлении p2 (процесс 2-3). В этом случае сушка уменьшается до тех
пор, пока тепло не отводится от пара q2 = r2 (x2 — x3). Начиная с точки 3, адиабатический пар сжимается компрессором до исходного состояния, и пар полностью превращается в кипящую воду. , должна состоять из парового котла (процесс 0- /), парового двигателя (процесс / -2), конденсатора (процесс 2-3) и компрессора (процесс 3-0) , Тепловой КПД цикла Карно определяется следующим уравнением с
Паротурбинная установка, работающая в цикле Caryo Людмила Фирмаль
использованием насыщенного пара в качестве рабочей жидкости. 7ni-T „2 __ ii-Qt = (- / o) — (* 2- /)) # <71 L t = P1 Рисунок 19C-3 «1-й Если в цикле Карно используется перегретый пар, а температурные пределы остаются прежними, эффективность не улучшится. Рис. 19-3 Цикл Карно насыщенного пара обозначен пл. 01230, и -pl для перегретого пара. 04530. Этот рисунок показывает, что оба цикла имеют
одинаковую эффективность. Паровые электростанции, работающие в цикле Карно, имеют серьезные недостатки, которые делают их использование нецелесообразным. Эти недостатки заключаются в следующем: В процессах 2-3 конденсация пара не выполняется полностью. В результате объем цилиндра компрессора во время адиабатического сжатия влажного пара от точки 3 до 0 при давлении p2 должен быть очень большим, что требует расхода большого
количества металла. Размеры цилиндра компрессора увеличиваются с увеличением начального давления пара и снижением давления в конденсаторе, то есть при переключении на более благоприятные температурные условия. Кроме того, цикл Карно должен выполняться только в двухфазной области, поэтому он не может иметь высокую начальную температуру пара, ограниченную критической температурой. Другими словами, достаточно большое значение
теплового КПД цикла не может быть получено. ». Главное, что с необратимостью процесса связаны большие потери, поэтому фактическая работа, затрачиваемая на работу компрессора, гораздо больше, чем теоретическая. Эти потери могут увеличить фактическую работу более чем на 50% по сравнению с теорией. Цикл Ренкина Идеальный цикл Ранкина принят для основного цикла оборудования паровой турбины. В этом цикле рабочая жидкость в конденсаторе полностью конденсируется, поэтому вместо
громоздкого и неэффективного компрессора питающий насос используется для подачи воды в небольшой и высокоэффективный котел. Было установлено, что он меньше, чем общая мощность паротурбинной установки. Кроме того, перегретый пар можно использовать в цикле Ранкина. Это увеличивает среднюю интегрированную температуру подачи тепла и увеличивает тепловой КПД цикла. На рисунке 19-4 показан идеальный цикл Ренкина в радиопрограмме. * Точка 4 характеризует состояние кипения воды в
при давлении p. Линии 4-5 показывают процесс испарения в котле. Затем пар сушат в перегревателе — Процесс 5-6, 6-1 — Процесс, в котором пар перегревается в перегревателе при давлении p1 # Пар, полученный из изоляции / -? Он расширяется до давления p2 в конденсаторе в цилиндре парового двигателя. В процессе 2-2 ‘пар
полностью конденсируется в состояние кипящей жидкости при давлении p2, выделяя тепло испарения в охлаждающую воду. Процесс сжатия воды 2′-3 осуществляется насосом. Результирующее повышение температуры воды незначительно и в исследованиях оно увеличивается при давлениях до 30-40 бар. Рисунок 19-5 Рис. 19 4 Он
был проигнорирован. Линии 3-4 показывают изменение количества воды при ее нагреве от температуры конденсатора до точки кипения. Работа насоса представлена штриховкой пл. 032’7. Энтальпия пара на выходе из пароперегревателя в желобе 1 равна i \ и находится на Ts-диаграмме (рис. 19-5). 92’34617109. Энтальпия пара на входе
конденсатора в точке 2 равна / 2, а на 7> на рисунке показан квадрат. 92’27109. Энтальпия воды на выходе из конденсатора в точке 2 равна «* 2», а на ^ -диаграмме показан квадрат 92’8109. Полезная работа пара в цикле Ранкина изображена на диаграмме. 2’346122! (Рисунок 19-5). Рассматривая работу насоса в цикле Ранкина, процесс адиабатического сжатия воды в нем соответствует теплоизоляции 2′-3> и изобарной линии 3-4, нагревающей воду в котле до соответствующей точки кипения. Отображается на рис. 19-5) —
Тепловая эффективность цикла Ренкина составляет L / = Фай- <? 2Y <? 1. Тепло цикла qx подается с p = const в процессах 3-4 (нагрев воды до кипения), 4-6 (генерация пара) и 6-1 (перегрев пара) (см. Рис. 19-5) , Для 1 кг пара qx равно разнице между энтальпией начальной и конечной точек процесса Qi = h — h- Это количество тепла показано на диаграмме пластов. 82’346174. Поскольку отвод тепла q2 выполняется в конденсаторе вдоль изобары 2-2, Th-ч-‘V. Отвод тепла показан на диаграмме pl 7V. 2’2782 ‘. Тепловая эффективность цикла Ренкина
составляет ‘*) / -Hh-h) — (h-MlKh-h). (191) б Тепловая эффективность цикла также может быть получена по следующему уравнению: V / = Где 7 — полезная работа цикла. Полезная работа цикла эквивалентна работе паровой турбины без работы, затрачиваемой на работу насоса. Работа паровой турбины равна уменьшению энтальпии в процессе 1-2 Lc = i \ -i *. Работа затрачивается на адиабатическое сжатие воды в насосе и подачу в котел ‘n = h- / 2’ * Тогда 7 / = / m- / (1 = (|, — / 2) — (/, — ‘
Отсюда эффективность цикла Ренкина T), = — * 2) —ir) \ I U \ -μ). Поскольку вода по существу несжимаема, уравнение ‘(19 I) можно выразить в другом виде. Адиабатическое сжатие воды e. Насос и V = Const •• pj ^ n = ‘z’ — ^ vdp = v (pl-p2) y Rx Где v — удельный объем воды при давлении p2 Работа привода насоса показана на p # Рисунок pl, 032’70 (см. Рисунок 19-4). Замена разности (/, — / ») от v (pv-p2) в
уравнении (19-1) r) t = Hh-U) -v (pi-pr) l / (t’i-V, эй ^ -h ’+ b (Pi-P2) t *’ Таким образом, Rj = r-h) -o (Pi-pjl / b’t -o (Pi-P2) l. (19-2) В этой форме формула теплового КПД цикла Ренкина используется для технических расчетов. Напомним, что при низких значениях при расчете цикла Ренкина принимаются следующие допущения: Повышение температуры воды при адиабатическом сжатии на насосе не
учитывается (фактически, точки 3 и 2 ‘в комбинации рисунков). • Предположим, что жидкая изобарическая линия сливается с жидкой граничной кривой. Это связано с тем, что удельный объем воды очень мал по сравнению с объемом пара. Игнорировать работу насоса. Поэтому, учитывая эти предположения, цикл Ранкина принимает
форму, показанную на рисунке. 19-6, а тепловой КПД паротурбинного цикла определяется приближенным выражением R1 = (<1-2 мл). (19-3) Тепловой К … с. Цикл Ренкина d. Это равно отношению адиабатических потерь тепла и энтальпии перегретого пара минус энтальпия кипящей воды при давлении в конденсаторе,
рассчитанное по таблице или пар-грамм пара. При расчете паротурбинной установки и отдельных ее элементов требуется знание удельного массового расхода пара, обычно обозначаемого буквой d. Теоретическая масса удельного расхода пара в килограммах на МДж составляет «Цор 1000 / (1! -12), Где ix и i2 — энтальпия, кДж / кг. Потери из-за необратимого расширения пара в двигателе
учитываются внутренней относительной эффективностью турбины «Mai = tfi-UnWi-» «)» / Где i2: i — энтальпия в конце фактического расширения пара в турбине. Потеря необратимости, уменьшение полезной работы, увеличение удельного расхода пара: h l = I LLC / — / 2D). Рис. 196
Смотрите также:
Решение задач по термодинамике
| Сравнение циклов ГТУ | Влияние основных параметров на величину к. п. д. цикла Ренкина |
| Циклы реактивных двигателей | Бинарные циклы |
