Цикл Ренкина

За основной цикл паротурбинной установки принят идеальный цикл Ренкина. В этом цикле осуществляется полностью конденсация пара в конденсаторе. Вследствие чего вместо громоздкого и малоэффективного компрессора для подачи воды в котел применяют питательный водяной насос, который имеет малые габариты и высокий КПД. При сравнительно небольшой мощности потребления насосом потери мощности оказываются маленькими по сравнению с общей мощностью паротурбиной установки. Кроме того в цикле Ренкина возможно применение перегретого пара, что позволит повысить средне интегральную

температуру подвода теплоты и тем самым увеличить КПД цикла. т.4 характеризует состояние кипящей воды в котле при давлении Р₁, линия 4-5 изображает процесс парообразования в котле, затем пар подсушивается в пароперегревателе (участок 5-6). Участок 6-1 – процесс перегрева пара в перегре - вателе под давлением Р₁. Полученный пар

по адиабате 1-2 расширяется в цилиндре парового двигателя до давления Р₂, в процессе 2-2¹ пар конденсируется до состояния кипящей жидкости при давлении Р₂, отдавая теплоту парообразования охлаждающей воде. Процесс 2¹-3 характеризует сжатие воды, осуществляемое в насосе, получающееся при этом повышение температуры очень мало и им пренебрегают. Участок 3-4 изображает изменение объема воды при нагревании от температуры в конденсаторе до температуры кипения. Работа насоса изображается заштрихованной площадью 032¹7. Энтальпия пара при выходе из перегревателя в т.1 равна значению ί₁ и на TS-диаграмме изображается площадью 92¹3461710. Энтальпия пара при входе в конденсатор в т.2 изображается площадью 92¹27109. Энтальпия воды при выходе из конденсатора в т.2¹ ί₂¹ и на TS-диаграмме изображается пл.2¹34612. Если в цикле Ренкина учитывать работу насоса, то процесс адиабатного сжатия воды на TS-диаграмме представляется участком 2¹3, а изобара 3-4 соответствует нагреванию воды в котле при давлении Р₁ до соответствующей температуры. Термический КПД цикла Ренкина:

η_t = (q₁-q₂)

q₁

Удельное количество теплоты q₁ подводится при Р=const на участке 3-4, где осуществляется нагревание воды до температуры кипения. 4-6 процесс парообразования, 6-1 – перегревание пара, тогда удельное количество теплоты q₁ определяется как разность энтальпии в т.1 – т.3.

q₁ = ί₁ – ί₃, (площадь 82¹34617) отвод удельного количества теплоты осуществляется в конденсаторе по изобаре 2-2¹ и следовательно:

q₂ = ί₂ – ί¹₂, (площадь 21278) и тогда термический КПД цикла Ренкена определяется:

η_t = ((ί₁ – ί₂) – (ί₃ – ί¹₂)) - формула 1

(ί₁ – ί₃)

Учитывая, что жидкость почти не сжимается при адиабатном сжатии, тогда

ί₃ – ί¹₂ = ∫ Vdp = V(p₁ – p₂) , заменив разность энтальпии на значение V(p₁ – p₂) в

формуле 1 получим

η_t = ((ί₁ – ί₂) – V(p₁ – p₂)) ,

(ί₁ – ί₃)

но ί₃ определяется значением ί₃ = ί¹₂ + V(p₁ – p₂), тогда получим:

η_t = ((ί₁ – ί₂) – V(p₁ – p₂))

(ί₁ – ί¹₂ – V(p₁ – p₂))