Показники теплової економічності КЕС.
Теплова економічність КЕС характеризується:
- ККД;
- питомою витратою теплоти;
- питомою витратою умовного палива або ядерного палива на АЕС.
На звичайних ТЕС основний показник — це витрата умовного палива. Паротурбінна установка працює по циклу Ренкіна.
Рис.3.1. Схема паротурбінної установки та її цикл Ренкіна.
1-ПГ; 2-турбогенератор; 3-конденсатор; 4-насос.
По визначенню термічного ККД:
- кількість тепла, підведеного до 1кг пари в ПГ и відведеного в конденсаторі відповідно;
- ентальпія води на виході з конденсатору та після насоса;
- ентальпія пари перед турбіною та на вході в конденсатор при адіабатичному розширені в турбіні
- теплоперепад в турбіні На,який ми маємо в розпорядженні
- витрата енергії в насосі при адіабатичному стисканні На,Н.
Таким чином:
Термічний ККД оцінює ефективність ідеального циклу. У реальних умовах через втрати енергії в проточній частині, у вхідних і регулюючих пристроях і т.д. використовується лише частка перепаду Hi.
Відношення перепаду, що використовується, до того, що був у розпорядженні, характеризуючи досконалість проточної частини, вхідних і регулюючих пристроїв, називається внутрішнім відносним ККД ηoi.ηoiзнаходиться в межах 0,8-0,9.
Використаний перепад ентальпій Hiназивається також внутрішньою роботою 1кг пари в турбіні.
Частка тепла, перетвореного в роботу в реальній установці, характеризується величиною внутрішнього абсолютного ККД ηi.Без урахування енергії, що затрачується на привід насосів:
.
Нарівні з вказаними є також механічні втрати в турбіні (зумовлені тертям рухомих частин і витратою енергії на привід насоса і системи регулювання), а також електричні і механічні втрати в генераторі. Ці втрати оцінюються механічним ККД турбіни ηмі ККД генератора ηг.Таким чином в реальному циклі виробляється електроенергія в кількості:
;
Відношення носить назву абсолютного електричного ККД.
- відносний електричний ККД.
В абсолютному ККД у знаменнику розташована кількість теплоти, що підведена до циклу. У відносних ККД – теплоперепад у турбіні, якій ми маємо у розпорядженні.ηм=0,98; ηг=0,99 (при використанні водню для охолодження генератора).
- кількість теплоти, підведена до робочої середи у парогенераторі, однак мають місце втрати у реакторі, парогенераторі, теплообмінниках, ці втрати необхідно враховувати при визначенні загального ККД електростанції.
На електростанції, працюючій на органічному паливі, є також втрати в парогенераторі і трубопроводах:
Для одноконтурної АЕС:
для двохконтурної:
для триконтурної:
- втрати у реакторній установці;
- втрати у теплообміннику;
- втрати у трубопроводах 1-го и 2-го контура відповідно;
- враховує втрати в навколишнє середовище з продувочною водою, зв’язані з необхідністю охолоджувати біозахист, і так далі.
Значення:
(на органічному паливі) = 0,9-0,93
(для одноконтурної АЕС) =0,99
(для трубопроводів другого контуру АЕС) = 0,97-0,98
абсолютний електричний ККД КЕС може бути визначений як:
ККД станції:
де ;
- коефіцієнт, враховуючий всі втрати від реактора (для АЕС) чи від парогенератора (для ТЕС на органічному паливі) до турбіни.
Визначені вище значення hэі hстне враховують витрати електроенергії на власні потреби і тому розглядаються як ККД брутто. Якщо потужність механізмів власних потреб складає DNсн,то ККД нетто, що враховує ці втрати:
або
де bсн - доля потужності, споживана на власні потреби,
або
де .
Аналогічно визначається абсолютний електричний ККД нетто в залежності від hэ.
Як вказувалося, оцінка теплової економічності установки проводиться також по питомій витраті тепла:
- питома витрата теплоти на турбогенераторну установку;
- питома витрата теплоти по всій електростанції
Тут виражаються в кДЖ/(кВт·г).
; ;
Питома витрата умовного палива, що є основним показником економічності електростанції на органічному паливі, визначається з теплового балансу електростанції:
кДж/г
В- загальна годинна витрата палива, кг/г,
- теплотворна властивість палива, кДж/кг
Питома витрата палива:
; кг/(кВт·г)
кДж/кг
для умовного палива .
На АЕС як показник ефективності використовується поняття глибини вигоряння:
а1 = N∙τ/ mзагр (МВт доб/т); а2 = mвигоріло/mзагруженого (кг/т)
Виведемо вираз для визначення питомої витрати ядерного палива. При діленні всіх ядер в 1 кг урану виділяється 7,9 1010 кДж. 10-20 % ядерного палива внаслідок захоплення нейтронів без ділення перетворюються в ізотопи: U236 і Pu240, які не діляться. Таким чином, кількість тепла, що виділилося з розрахунку на 1кг ядерного палива, що вигоріло, меншає:
кДж/кг
або
кДж/кг
Питома витрата ядерного палива, що вигоріло:
кг/(кВт·г)
Дата добавления: 2016-07-22; просмотров: 1559;