Влияние температуры пара

Влияние начальной температуры пара на термический КПД цикла легко выясняется при помощи T,s-диаграммы. Повышение начальной температуры от до приводит к возрастанию средней температуры подвода теплоты от до при неизменной температуре отвода ее Т_к и к соответствующему увеличению КПД цикла. В этом легко убедиться, если рассматривать повышение температуры как присоединение дополнительного цикла 2dd₁2₁2 к исходному циклу 1авcd21 (рис.11).

Рисунок 11 - Сравнение идеальных циклов с разными начальными температурами пара в Т,s–диаграмме

Поскольку в исходном цикле средняя температура подвода теплоты ниже, чем в присоединенном, а температура отвода теплоты в обоих циклах одинакова, термический КПД присоединенного цикла выше, чем первоначального. Следовательно, эквивалентная температура и нового цикла, состоящего из исходного и присоединенного циклов, будут выше, чем исходного.

При дальнейшем повышении начальной температуры процесс расширения может закончиться выше пограничной кривой, т.е. в области перегретого пара. В этом случае несколько увеличится средняя температура отвода теплоты. Однако, поскольку изобары в области перегретого пара веерообразно расходятся вправо и вверх, средняя температура подвода теплоты увеличится сильнее, чем средняя температура отвода ее и поэтому термический КПД цикла возрастет.

Таким образом, повышение начальной температуры пара всегда приводит к повышению абсолютного КПД цикла. Нетрудно убедиться с помощью h,s–диаграммы в том, что повышение начальной температуры перегретого пара всегда сопровождается увеличением располагаемого теплоперепада.

Если процесс расширения заканчивается в зоне влажного пара, то по мере повышения начальной температуры пара уменьшается степень влажности его на последних ступенях турбины. Благодаря этому одновременно с повышением возрастает также и относительный внутренний КПД турбины.

Перегрев пара до 545-565 ⁰С широко используется в современной теплоэнергетике для повышения КПД. Дальнейшее повышение температуры перегрева, в основном, сдерживается современными возможностями металлургии и связано с заметным удорожанием электростанции, поскольку оно требует применения дорогостоящих жаропрочных сталей для пароперегревателя, паропроводов и деталей головной части турбины.