Циклы ПТУ с промежуточным перегревом

И регенеративным отбором пара

Промежуточный (вторичный) перегрев пара. Причины применения промежуточного перегрева пара. Принципиальная схема установки с промежуточным перегревом. Цикл ПТУ с промежуточным перегревом пара. Циклы ПТУ со сверхкритическими параметрами водяного пара. Циклы ПТУ с двумя промежуточными перегревами пара.

Регенеративные циклы. Регенеративный подогрев питательной воды. Предельная регенерация. Схема установки с регенеративными отборами пара. Смешивающие и поверхностные подогреватели питательной воды. Изображение регенеративных циклов в координатах T, s. Термический КПД регенеративного цикла. Влияние числа отборов на КПД регенеративного цикла.

По теме выполняется контрольная работа (зад. № 13, 15) и лабораторная работа (№ 5) только для очно-заочной формы обучения.

После изучения теоретического материала следует ответить на вопросы для самопроверки по этой теме. Ответы можно найти в учебниках [1,3].

Циклы с промежуточным перегревом пара

При прохождении через турбину пар по мере расширения увлажняется. Снижение сухости пара вызывает ухудшение гидродинамического режима в проточной части турбины, сопровождающееся с уменьшением относительного КПД турбины. Одним из способов повышения сухости пара является промежуточный перегрев пара.

Принципиальная схема ПТУ с промежуточным перегревом представлена на рис. 4.6.

После того как поток пара, совершая работу в турбине (в ступенях высокого давления ПТ–1), расширяется до некоторого давления р_пр (р₁>р_пр >р₂), он выводится из турбины и направляется в промежуточный пароперегреватель (ППП), где его температура повышается до величины t₁. После ППП пар вновь поступает в турбину (в ступени низкого давления ПТ–2), где расширяется до давления р₂ и после выхода из турбины попадает в конденсатор К.

Цикл Ренкина с промежуточным перегревом пара представлен на Ts - и hs – диаграммах (см. рис. 4.7).

Рис. 4.6

На этих диаграммах цикл Ренкина с промежуточным перегревом представлен фигурой 1 – 7 – 8 – 9 – 3 – 5 – 4 – 1. А соответствующий цикл без перегрева (основной цикл Ренкина) изображен фигурой 1 – 2 – 3 – 5 – 4 – 6 – 1. Сухость пара на выходе из турбины в основном цикле равна х₂, а в цикле с промежуточным перегревом – х₉. Из диаграмм очевидно, что х₉ > х₂, т.е. Δх= х₉ - х₂>0, следовательно, сухость пара за счет промежуточного перегрева повышается.

Применение промежуточного перегрева пара еще способствует повышению термического КПД цикла Ренкина .

Выражение для напишем в виде

,

Рис. 4.7

где l_п - полезная работа пара при прохождении через турбину;

q₁ – количество теплоты, подводимое к рабочему телу, каждая из этих величин состоит из составляющих

,

где =(h₁-h₇)- работа потока пара, совершаемая до вывода из турбины для промежуточного перегрева;

=(h₈-h₉)-работа пара при его расширении в турбине после промежуточного перегревателя ППП;

=(h₅-h₃) – техническая работа, затрачиваемая на приводе питательного насоса ПН.

Окончательно полезная работа выразится в виде

. (4.24)

Общее количество теплоты, подводимой к рабочему телу, состоит из следующих составляющих:

, (4.25)

где =(h₄-h₅) - теплота, подводимая в паровом котле ПК к конденсату для его нагрева до температуры насыщения t_н при р₁;

=(h₆-h₄)-теплота, подводимая к кипящему конденсату для превращения его в сухой насыщенный пар;

=(h₁-h₆)-теплота, подводимая к сухому насыщенному пару для его перегрева в пароперегревателе ПП;

=(h₈-h₇)-теплота, подводимая к пару в промежуточном пароперегревателе ППП.

Тогда q₁ представится, как функция энтальпий характерных точек рассматриваемого цикла:

q₁=(h₄-h₅) + (h₆-h₄) + (h₁-h₆) + (h₈-h₇) = (h₁-h₅) + (h₈-h₇). (4.26)

Выражение для термического КПД выразится в виде

. (4.27)

Выражение для термического КПД основного (без промежуточного перегрева) цикла Ренкина:

. (4.28)

Анализ конкретных численных примеров с помощью формул (4.27, 4.28) показывает, что промежуточный перегрев пара обусловливает повышение термического КПД цикла Ренкина, т.е. >η_t. В современных паротурбинных установках обычно применяется не только однократный, но и двухкратный промежуточный перегрев пара, оценка эффективности двухкратного перегрева осуществляется аналогично вышеприведенному анализу работы цикла с одним промежуточным перегревом пара.