Показать сравнительным расчетом целесообразность применения пара высоких начальных параметров и низкого конечного давления на примере паросиловой установки

Схема рассматриваемой паросиловой установки (ПСУ) приведена на рис. 3.
Рис. 3. Схема ПСУ на перегретом паре: 1 – парогенератор, 2 – пароперегреватель, 3 – паровая турбина, 4 – электрогенератор, 5 – конденсатор, 6 – насос
Перегретый водяной пар с параметрами , направляется в паровую турбину 3, где он расширяется до давления и совершает работу. Отработанный влажный пар поступает в конденсатор 5, где при постоянном давлении от него отнимается теплота и он превращается в жидкость - конденсируется. Вода с помощью насоса 6 под давлением направляется в парогенератор 1, где происходит нагрев воды при постоянном давлении до температуры кипения и испарение её. Далее пар поступает в пароперегреватель 2, где температура его повышается до . Цикл повторяется. При прохождении пара через турбину происходит преобразование кинетической энергии движущегося пара в механическую энергию вращающегося вала турбины. На одном валу с турбиной 3 расположен электрогенератор 4, который преобразует механическую энергию вращающегося вала в электрическую энергию.
Данной схеме соответствует цикл Ренкина, представленный в координатных осях и на рис. 4-5.
Рис. 4. Цикл Ренкина в координатных осях
Рис. 5. Цикл Ренкина в координатных осях
На диаграммах (рис. 4-5) цифрами обозначены следующие процессы: 1-2 - адиабатное расширение пара в турбине; 2-2 - изобарно-изотермическая конденсация влажного пара в конденсаторе при и ; 2-3 - адиабатное сжатие воды в насосе, т.к . вода практически не сжимается, этот процесс можно считать и изохорным (данный процесс показан только на диаграмме, на диаграмме точки 2 и 3 практически совпадают); 3-1 - процесс нагрева воды, парообразования в парогенераторе при и изобарный перегрев в пароперегревателе до .
Целесообразность применения пара высоких начальных параметров и низкого конечного давления на примере паросиловой установки, работающей по циклу Ренкина, позволяет оценить термический КПД цикла.
Термический КПД цикла Ренкина выражается формулой:
,
где – энтальпия перегретого пара, кДж/кг;
– энтальпия пара в конце расширения, кДж/кг;
– энтальпия конденсата (кДж/кг), определяется выражением:
,
где кДж/(кг∙К) – теплоемкость конденсата;
– температура конденсата при давлении , °С.
Величину () называют располагаемым теплоперепадом, за счет которого производится полезная работа в цикле Ренкина. Величина () отражает количество теплоты, затраченной в цикле.
Схема графического решения задачи по диаграмме водяного пара для I варианта приведена на рис.
Для определения значения энтальпии , найдем на диаграмме водяного пара изобару и изотерму (рис. 6). Пересечение этих линий образует точку 1 (рис. 6), которая соответствует состоянию перегретого пара. По этой точке на оси ординат определяется величина удельной энтальпии кДж/кг, на оси абсцисс определяется величина удельной энтропии кДж/(кг∙К).
Рис