Курсовая работа: Розрахунок термічного коефіцієнта корисної дії регенеративного циклу паротурбінної установки

Дійсний процесс розширення пари внаслідок тертя в соплах і на лопатках турбіни та інших внутрішніх втрат є незворотнім процесом і супроводжується збільшенням ентропії. Робота тертя переходить в теплоту, яка передається парі, і її ентальпія в кінцевому стані зростає. Адіабатний процес зображується лінією а дійсний процес – похилій лінією яка є умовним графіком цього процесу. Дійсна робота пари дорівнює:

а теоретична

Причому

Ставлення дійсної роботи до теоретичної характеризує внутрішні втрати в турбіні, називається внутрішнім відносним ККД і позначається

(11)

Ставлення дійсної роботи пари в турбіні до підведення тепла називається абсолютним внутрішнім ККД і позначається причому

(12)

Рис.5.Зображенняадіабатних процесів

Помноживши і розділивши рівняння (9-12) на теоретичну роботу циклу після перетворень отримаємо:

(14)

1.4 Вплив основних параметрів пари на термічний к. к. д.циклу Ренкіна

Термічний к. к. д. циклу Ренкіна за рівнянням (5) визначається значеннями ентальпії і які у свою чергу залежать від тиску температури пари, що надходить в турбіну і його тиску в кінці адіабатні розширення.

Рис.6, 7. Збільшення роботи і степеня сухості пари циклу Ренкіна.

Розглянемо вплив кожного з параметрів – , і – на термічний ККД У діаграмі (рис. 6) показані адіабатні процеси розширення при зростаючій початковому тиску пари і постійних значеннях і . Як видно з діаграми, в цьому випадку відбувається збільшення роботи циклу і зменшення початкової ентальпії пари У відповідності з рівнянням (5) термічний ККД збільшується. Однак з підвищенням початкового тиску одночасно збільшується кінцева вологість пари що викликає ерозійний знос лопаток останніх ступенів турбіни і може призвести до аварії. Допустима кінцева вологість пари не може бути більше

При підвищенні початкової температури і постійних тисках і збільшуються ентальпія пара і робота циклу , які мають протилежний.

1.5 Регенеративний цикл паротурбінної установки

Регенеративним циклом паротурбінної установки зазвичай називається такий цикл, у якому здійснюється підігрів живильної води за рахунок теплоти пара, відібраної з різних точок проточної частини турбіни. Пара відбирається з турбіни після того, як вона пройде ряд її ступенів і зробить роботу; при цьому тиск знижується від початкового до тиску який підтримується у відборі.

Відбірна пара направляється в підігріви, куда також поступає конденсат або живильна вода. Тут в результаті теплообміну пара конденсується, а вода нагрівається і потім подається в парогенератор. Конденсат відбірної (грітої) пари також поступає в парогенератор.

Для підігріву води застосовуються поверхневі і змішуючі підігрівачі, які називаються регенеративними підігрівачами. У змішувальних подогревателях вода нагрівається до температури кипіння в результаті змішування води і конденсату пари, в поверхневих подогревателях вода не догріває на до температури кипіння, так як теплообмін між парою і водою відбувається через їх розділяє поверхню труб.

Рис.7. Принципова схема паротурбінної установки з двох змішувальних регенеративними підігрівачами: ПГ – парогенератор, Т – турбіна, К – конденсатор, КН – конденсаційні насоси, ЗП – змішувальні підігрівники, ЖН – живильні насоси, – частка пари, що поступає в -й відбір, "'" – конденсат)

Економічно доцільно підігрівати живильну воду послідовно в декількох підігрівів, кількість яких встановлюється техніко-економічним розрахунком. Число і місця відборів пари залежать від багатьох факторів і в першу чергу від початкових параметрів пари (),потужності установки і кінцевої температури підігріву живильної води.

У сучасних потужних паротурбінних установках підігрів живильної води здійснюється в регенеративних підігрівах поверхневого типу, кількість яких може доходити до десяти.

Розглянемо особливості регенеративного циклу стосовно паротурбінної установки з двома змішувальних підігрівачами, схема якої зображена на рис. 11. Процеси в установці протікають наступним чином. З парогенератора перегріта пара з тиском і температурою надходить у турбіну .

Тут одна частина пара розширюється до тиску поступає в перший відбір (точка ) і направляється в змішуючий підігрівач . Інша частина пара розширюється до більш низького тиску і поступає в другий відбір (точка ), звідки направляється в змішуючий підігрівач . Основна (третя) частина пари проходить всі ступені турбіни, розширюється до кінцевого тиску і надходить у конденсатор , де повністю конденсується. Конденсат, що утворюється, званий основним, послідовно прокачується конденсатними насосами через змішуючі підігрівачі і . У кожному з них основний конденсат змішується з конденсатом добірної пари і східчасто підігрівається до температури кипіння, відповідної тискам відборів і Після підігрівачів нагріта вода живильним насосом подається знову в парогенератор, чим і закінчується цикл.

Для дослідження та розрахунку основних характеристик регенеративного циклу застосовуються такі позначення:

частка пари, що надходить у перший відбір; частка пари, що надходить у другій відбір; частка пари, що надходить в конденсатор. Параметри пари, що надходить в турбіну: тиск температура і ентальпіяПараметри пари першого відбору: тиск температура ентальпія ентальпія її конденсату

Параметри пари другого відбору: тиск , температура ентальпія ентальпія її конденсату Параметри пари при вході в конденсатор:тиск ,ентальпія ентальпія її конденсату

Рис.8. Адіабатний процес розширення пари в регенеративному циклі