ТНиС 07

© Шаров Ю. И. © НГТУ, 2014

адиабатное расширение пара
в турбине;

2-2’ изобарно-изотермическая
конденсация пара в
конденсаторе;

2’-3 адиабатное сжатие воды в
питательном насосе;

3-4 изобарный
нагрев воды в водяном
экономайзере;

x=0

x=1

p

0

v

к

1

2

2’

3

4 5

Теплоносители и их свойства © Шаров Ю. И. © НГТУ, 2014

5-1 изобарный перегрев пара
в пароперегревателе.

Термический КПД цикла Ренкина:

. (1)

x=const

T

0

s

к

1

2

2’

3

4

5

Теплоносители и их свойства © Шаров Ю. И. © НГТУ, 2014

то:

.

Здесь lт – положительная работа пара в турбине; lн – затрата
работы на сжатие воды в насосе; q1 – теплота, подведенная
к рабочему телу в парогенераторе.

В современных ПТУ lт≈1200…1600 кДж/кг, lн≈20…40 кДж/кг
и для приближенных расчетов работой сжатия воды можно
пренебречь, то есть считать,
что h2’≈h3, тогда: . (2)

Теплоносители и их свойства © Шаров Ю. И. © НГТУ, 2014

термический КПД цикла Ренкина
h’0
h0
p’2
h0
h’0>h0, следовательно: η’t>ηt
Т’1>T1
p’1>p1
p’2

Шаров Ю. И. © НГТУ, 2014

р2=0,03…0,05 бар и зависит от
температуры охлаждающей воды.

При

этих давлениях температура конденсации отработавшего
в турбине пара соответственно tн=24…33 °С.

Начальные параметры пара в современных ПТУ:
р1=240…300 бар, t1=550…600 °С.

Теплоносители и их свойства © Шаров Ю. И. © НГТУ, 2014

– парогенератор;
ПЕ – пароперегреватель;

ПТ – паровая турбина;
ЭГ – электрогенератор;

К-р – конденсатор
(Pк=3…5 кПа);

КН – конденсатный насос;
Д – деаэратор;
ПН – питательный насос.

ПГ

ПЕ

ПТ

К-р

Д

КН

ПН

ВЭ

~

ЭГ

Теплоносители и их свойства © Шаров Ю. И. © НГТУ, 2014

в паровой турбине и
питательном насосе.

Процесс течения пара

в соплах
и каналах рабочих лопаток
можно считать адиабатным из-за
высоких скоростей пара и малого
времени контакта между паром и
проточными поверхностями.

Так как в необратимом процессе пар расширяется до того же
давления р2, то для влажного пара на выходе из турбины
Т2д=Т2.

Т

s

p1

p2

1

2 2д

2’

3

3д

4

5

0

Теплоносители и их свойства © Шаров Ю. И. © НГТУ, 2014

действительное адиабатные
расширения пара в турбине;

2д-2’ – изобарно-изотермическая

конденсация пара в
конденсаторе;

2’-3; 2’-3д – теоретическое и действительное сжатия воды в
питательном насосе;

3д-4 – изобарный нагрев воды в экономайзере;

4-5 – изобарно-изотермическое парообразование в испарителе;

5-1 – изобарный перегрев пара в пароперегревателе.

Теплоносители и их свойства © Шаров Ю. И. © НГТУ, 2014

каналах рабочих лопаток турбины
часть кинетической энергии пара
расходуется на

трение и завихре-
ние.

Эти потери преобразуются в
теплоту, которая при адиабатном
течении воспринимается потоком пара, за счет чего его
энтальпия возрастает до h2д>h2.

Необратимые потери в турбине
учитываются внутренним
относительным КПД турбины: .

h

s

1

2

2д

р1

р2

t1

x=1

h1

h2

h2д

Теплоносители и их свойства © Шаров Ю. И. © НГТУ, 2014

внутренним относительным
КПД насоса:

.


Внутренний абсолютный КПД ПТУ,

учитывающий необратимые потери:


.

h

s

p2

x=0

2’

3

3д

Теплоносители и их свойства © Шаров Ю. И. © НГТУ, 2014

ЦВД
до линии х=1 он поступает в
промежуточный пароперегре-
ватель

ПП, перегревается снова
до температуры свежего пара.

На цикле 6-7 промперегрев;
1-6 адиабатное расширение
пара в ЦВД, 7-2 – то же в ЦСД
и ЦНД.

Благодаря промперегреву
х2п>х2Р, поэтому ηtп>ηtр.

ПГ

ПЕ ПП ЦВД ЦСД

в ЦНД

к 1 7

T

4 5

3

2’

2

6

x2п=const

x2P=const

0

s

Теплоносители и их свойства © Шаров Ю. И. © НГТУ, 2014

с промежуточным перегревом пара:

.


Основное же назначение промежуточного

перегрева пара – это
снижение внутренних потерь в турбине от влажности пара, что
приводит к повышению внутреннего относительного КПД ПТУ.

Теплоносители и их свойства © Шаров Ю. И. © НГТУ, 2014

воды
1 – парогенератор;
2 – пароперегреватель;
3 – паровая турбина;

4 – конденсатор;
5 – конденсатный насос;
6,7,9 – регенеративные
подогреватели воды;

8 – питательный насос;
9 – водяной экономайзер;
g1,g2,g3 – отборы греющего пара из турбины.

2

1

1 кг

g1

g2

g3

1-g1

1-g1-g2

1-g1-g2-g3

3

4

5

6

7

8

9

1 кг

1-g1-g2-g3

1-g1-g2

1-g1

Теплоносители и их свойства © Шаров Ю. И. © НГТУ, 2014

смесительных
регенеративных подогревателях за счет теплоты конденсации
водяного пара,

отбираемого из турбины.

В реальных ПТУ бывает до 6…9 регенеративных поверхностных
и смесительных подогревателей воды, что повышает
термический КПД установки ηt=l/q1 на 10…14 %,

где работа l складывается из работ потоков пара, проходящих
через турбину:

.

Теплоносители и их свойства © Шаров Ю. И. © НГТУ, 2014

пара до 1 отбора
l1=h1-h’;
• (1-g1) кг пара

после 1 отбора
l2=(1-g1)(h’-h”);
• (1-g1-g2) кг пара после 2 отбора
l3=(1-g1-g2)(h”-h”’);
• (1-g1-g2-g3)=g кг пара после 3 отбора
l4= (1-g1-g2-g3)(h”’-h2).

Работа турбины равна сумме этих работ
l=h1-g1·h’-g2·h”-g3·h”’-g·h2.

h

s

p1

t1

p’

p”

p2

x=1

h1

h’

h”

h”’

p”’

h2

1

2

Теплоносители и их свойства © Шаров Ю. И. © НГТУ, 2014

ПТУ:

.


Расход пара в отборах находится

из уравнения теплового баланса
регенератора, например, для
первого подогревателя:

,

где h’0 – энтальпия питательной воды на выходе из
подогревателя, равная энтальпии конденсата
греющего пара, откуда расход пара, кг/с:
.

Т

s

p1

1

2

0

p2

p’

p”

p”’

1 кг

1-g1

1-g1-g2

1-g1-g2-g3=g

Теплоносители и их свойства © Шаров Ю. И. © НГТУ, 2014

отдана холодному источнику
(охлаждающей воде в конденсаторе).

Но эту теплоту

можно использовать,
если поднять давление в конденсаторе
с обычных рк=3…5 кПа до рк>1 бар.

При атмосферном давлении
температура конденсации пара 100 °С,
то есть температура охлаждающей воды
на выходе из конденсатора 95 °С и ее
можно использовать для отопления и
горячего водоснабжения.

T

0

s

к

1

2

2’

3

4

5

q2

Теплоносители и их свойства © Шаров Ю. И. © НГТУ, 2014

работающие на
таких электростанциях – теплофикационными.

Сами же электростанции

называются теплоэлектроцентралями
(ТЭЦ).

Для характеристики ТЭЦ используется коэффициент
использования теплоты, который представляет собой отношение
суммы работы l цикла ПТУ и отпущенной потребителю теплоты q2
ко всей подведенной теплоте q1: k=(l+q2)/q1.

Теоретически k=1, но из-за тепловых и механических потерь
реальное значение k=0,65…0,8.

Теплоносители и их свойства © Шаров Ю. И. © НГТУ, 2014