Влияние давления и температуры свежего пара на абсолютный КПД паротурбинной установки.

Параметры пара существенно влияют на КПД цикла паротурбинной установки. Так, термический КПД цикла при изменении начальных давления (от 10 МПа до 23,5 МПа) и температуры (от 500 до 565°С), а также давления в конденсаторе (от 4 до 6 кПа) может изменяться от 0,43 до 0,48. Рассмотрим, как влияют начальные параметры (температура t₀ и давление p₀) пара, наличие промежуточного перегрева пара и его температуры t_пп, а также давление конденсаторе р_к на термический КПД [3].

Начальное давление пара. Повышение начального давления пара р₀ связано с увеличением температуры его насыщения, т. е. уровня, при котором происходит передача теплоты в котле. Как известно, наиболее совершенным термодинамическим циклом является цикл Карно, КПД которого

η_{к =} 1- Т_к/Т₀, где Т₀ и Т_к - температуры подвода и отвода теплоты. Для любого цикла, например цикла Ренкина, можно определить эквивалентную температуру подвода теплоты Т_э=(Т₀)_к, которая обеспечила бы соответствующий термический КПД η_t

. (1.20)

На рис. 1.1,б была показана эта эквивалентная температура Т_э.

Для сравнения на рис. 1.5(а), изображены в T,s-диаграмме два идеальных цикла ПТУ при начальных давлениях пара р₀ и р_01.

    Рис.1.5. Сравнение T,s-диаграмм циклов ПТУ с разными начальными темпера­турами (а), давлениями (б), с промежуточным перегревом (в) и разными давлениями в конденсаторе (г).

В цикле 1—2—3'—4'—5'—1 с повышенным начальным давлением p₀₁>p₀ подвод теплоты происходит на более высоком температурном уровне, т. е. T_э1>T_э. Следовательно, этот цикл более экономичен, чем цикл 1—2—3—4—5—1.

Необходимо отметить, что увеличение начального давления пара при той же температуре приводит к росту влажности в кон­це процесса расширения, что при прочих равных условиях отри­цательно влияет на надежность турбины (увеличивается эрозия металла) и снижает ее относительный внутренний КПД.

Однако по мере увеличения начального давления пара экви­валентная температура T_э сначала возрастает, а затем начинает постепенно уменьшаться. Таким образом, существует оптималь­ное по эквивалентной температуре T_э начальное давление пара. Причем, чем выше эта температура, тем выше давление, при ко­тором получают максимальный термический КПД.

Начальная температура пара. Повышение начальной темпе­ратуры t_о пара существенно увеличивает экономичность ПТУ. Если сравнить два цикла, различающиеся только начальными температурами пара (рис. 1.5,б), то КПД первого цикла 1—2—3— 4'—5'—1 с более высокой температурой Т₀₁будет выше КПД вто­рого цикла 1—2—3—4—5—1 с меньшей температурой Т_о. При прочих равных условиях начальная температура T_э1 подвода теплоты в первом цикле выше начальной температуры Т_э подво­да теплоты во втором цикле.

Трудности, которые возникают при повышении температуры, связаны с тем, что стали, применяемые в современном энергомашиностроении, теряют прочность при высоких температурах, так как резко падают пределы их текучести и прочности, а также снижается предел длительной прочности. Последнее обстоятельство приводит к необходимости ограничивать срок службы деталей или применять дорогие жаростойкие высоколегированные стали.

Кроме того, увеличение температуры t_о в реальных турбинах уменьшает влажность в конце процесса расширения пара. Это повышает надежность и срок службы турбины вследствие менее интенсивной эрозии металла, а также несколько увеличивает ее относительный внутренний КПД.

 

---

Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 674; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!