Опишите идеальный цикл паротурбинной установки — цикл Ренкина и перечислите способы повышения термического КПД паротурбинной установки.
Решение
Цикл Ренкина. Схема простой паротурбинной установки показана на Рис. 1. В этой установке перегретый водяной пар, приготовленный в паровом котле ПК, при давлении p1 и температуре t1, поступает на вход паровой турбины Т. Кинетическая энергия водяного пара, приобретённая им при адиабатном расширении в соплах, на рабочих лопатках преобразуется в механическую работу турбинного вала, а затем с помощью соединённого с ним электрического генератора Г в электроэнергию.
Рис. 1. Схема и простого цикла Ренкина.
По выходе из турбины влажный пар при давлении p2 поступает в конденсатор К, где, отдавая теплоту охлаждающей воде, полностью конденсируется при постоянном давлении. Получившаяся вода в насосе Н адиабатно сжимается до давления p1 и подается в котельный агрегат, в котором она, получая теплоту от горячих газообразных продуктов сгорания топлива, нагревается при постоянном давлении до кипения и испаряется, а образовавшийся пар перегревается до первоначальной температуры t1
. Таким образом цикл замыкается, а полученный перегретый пар снова направляется в турбину и цикл повторяется. На рисунках 2, 3, 4 цикл, совершаемый водой и водяным паром в паротурбинной установке, представлен в различных термодинамических диаграммах. При построении их принято, что цикл является идеальным обратимым, то есть все составляющие его процессы обратимы. В нем теплообмен между рабочим телом и источниками теплоты осуществляется при бесконечно малой разности температур, в каждом процессе отсутствуют потери теплоты и давления, отсутствует трение