Показатели экономичности цикла Ренкина
Кроме работы цикла (Ац) и термического КПД (ηt) показателями экономичности цикла Ренкина являются:
удельный расход пара d0 и удельный расход теплоты q0.
, (1.69)
где Д0 – часовой расход пара, кг/ч;
N – электрическая мощность установки, кВт.
Полагаем, что вся работа турбины переходит в электрическую энергию, уравнение энергетического баланса установки можно записать в виде
(1.70)
Здесь: N*3600 – количество электрической энергии в кДж, выработанной за 1 час;
Д0*Атурб – теоретическая работа турбины за 1час в кДж при часовом расходе Д0.
Как было показано ранее, удельная работа турбины
Атурб = i1- i2, кДж/кг
Тогда из уравнений (1.69 ) (1.70 ) получим
, (1.71)
Из этой формулы следует определение d0, как массы пара в кг, необходимой для выработки 1 кВт*ч электрической энергии.
Тогда удельный расход теплоты на 1 кВт*ч, выработанной электрической энергии определяется как
, (1.72)
где q1 – теплота, подведенная к 1 кг пара в цикле Ренкина
При этом (1.73)
Если пренебречь работой питательного насоса, когда (Р1-Р2)*V3 ≈ 0 и соответственно i4 ≈ i3, то можно получить общепринятую формулу
(1.74)
Достоинство этой формулы в том, что значения i3 берется из таблицы насыщенного водяного пара как удельная энтальпия кипящей жидкости при давлении в конденсаторе Р2.
|
|
Иногда удельные расходы пара и теплоты определяют не на 1 кВт*ч, а на 1 МДж выработанной электрической энергии.
, (1.75)
И , (1.76)
Подставляя в (1.75) значение d0по формуле (1.71), получаем
(1.77)
И (1.78)
Пренебрегая работой питательного насоса, когда i4 ≈ i3, получим из (1.78)
(1.79)
Так как при i4 ≈ i3 , то формула (1.79) примет вид
, (1.80)
Выразим ηt, q0 и q’0 через температуру конденсата tконд, равную температуре насыщения при давлении Р2, то есть tконд = tН2.
Так как ,
nо (1.81)
Из формулы (1.74) , (1.82)
Или из формулы (1.79) (1.83)
С учетом (1.76) , (1.84)
Таким образом, для определения всех четырех показателей экономичности цикла Ренкина достаточно на диаграмме построить только процесс расширения газа в турбине(1-2) и затем воспользоваться формулами (1.71), (1.77), (1.81), (1.82), (1.83).
Все вышеприведенные формулы получены для идеального цикла паровых теплосиловых установок, то есть без учета неизбежных потерь. Главными потерями являются потери на трение в процессе расширения пара в турбине. Как известно, работа сил трения делает любой процесс необратимым, то есть протекающим с увеличением энтропии. По этой причине прямое адиабатное расширение пара в турбине(процесс 1-2 на рис.1.59) отклоняется на диаграмме вправо-вниз от вертикали(процесс 1-2д), то есть в сторону увеличения энтропии
|
|
Рис.1.59 Процесс Ренкина на перегретом паре с идеальным (1-2) и действительным(1-2д) процессами расширения пара в турбине.
Тогда удельная полезная работа цикла, называется так же «внутренней работой»:
(1.85)
Из рис.1.59 следует, что . Если пренебречь работой питательного насоса, то есть принять , то
(1.86)
Введем обозначение
(1.87)
где - относительный внутренний КПД.
Подставляя в (1.87) и по формуле (1.86) получим
(1.88)
|
|
Введем обозначение
(1.89)
где - абсолютный внутренний КПД, то есть отношение полезно использованной теплоты в действительном процессе к затраченной теплоте.
Выразим из (1.87) и подставим в (1.89)
(1.90)
Так как , то окончательно
(1.90)
Выразим уравнение (1.88) :
(1.91)
где - теплоперепад.
Если задано , то по ( ) можно найти .
Часть работы турбины идет на преодоление сил трения в подвижных частях турбины, поэтому эффективная работа по валу турбины меньше «внутренней работы» .
Обозначим (1.92)
- механический КПД турбины
- эффективная работа по валу турбины.
Обозначим (1.93)
|
|
- КПД генератора;
- работа 1 кг пара, превращенная в электрическую энергию.
Таким образом учитывает потери при преобразовании в электрическую энергию.
В целом экономичность ПСУ оценивается по
(1.94)
где - КПД паропровода, учитывающий теплопотери в окружающую среду;
- КПД котельной установки, равный отношению полезно использованной теплоты топлива к теплоте сгорания топлива.
Дата добавления: 2020-04-25; просмотров: 119; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!