Показатели экономичности цикла Ренкина

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 11 из 11

Кроме работы цикла (А_ц) и термического КПД (η_t) показателями экономичности цикла Ренкина являются:

удельный расход пара d₀ и удельный расход теплоты q₀.

                                  ,                                                          (1.69)

где Д₀ – часовой расход пара, кг/ч;

  N – электрическая мощность установки, кВт.

Полагаем, что вся работа турбины переходит в электрическую энергию, уравнение энергетического баланса установки можно записать в виде

     (1.70)

Здесь: N*3600 – количество электрической энергии в кДж, выработанной за 1 час;

     Д₀*А_турб – теоретическая работа турбины за 1час в кДж при часовом расходе Д₀.

Как было показано ранее, удельная работа турбины

А_турб = i₁- i₂, кДж/кг

Тогда из уравнений (1.69) (1.70) получим

,     (1.71)

Из этой формулы следует определение d₀, как массы пара в кг, необходимой для выработки 1 кВт*ч электрической энергии.

Тогда удельный расход теплоты на 1 кВт*ч, выработанной электрической энергии определяется как

                   ,           (1.72)

где q₁ – теплота, подведенная к 1 кг пара в цикле Ренкина

При этом      (1.73)

Если пренебречь работой питательного насоса, когда (Р₁-Р₂)*V₃ ≈ 0 и соответственно i₄ ≈ i₃, то можно получить общепринятую формулу

(1.74)

Достоинство этой формулы в том, что значения i₃ берется из таблицы насыщенного водяного пара как удельная энтальпия кипящей жидкости при давлении в конденсаторе Р₂.

Иногда удельные расходы пара и теплоты определяют не на 1 кВт*ч, а на 1 МДж выработанной электрической энергии.

,                                         (1.75)

И ,                                             (1.76)

Подставляя в (1.75) значение d0по формуле (1.71), получаем

(1.77)

И   (1.78)

Пренебрегая работой питательного насоса, когда i₄ ≈ i₃, получим из (1.78)

 (1.79)

Так как при i₄ ≈ i₃ , то формула (1.79) примет вид

 ,                                              (1.80)

Выразим η_t, q₀ и q’₀ через температуру конденсата t_конд, равную температуре насыщения при давлении Р₂, то есть t_конд = t_Н2.

Так как  ,

nо    (1.81)

Из формулы (1.74) ,                           (1.82)

Или из формулы (1.79)     (1.83)

С учетом (1.76)  ,                                       (1.84)

Таким образом, для определения всех четырех показателей экономичности цикла Ренкина достаточно на  диаграмме построить только процесс расширения газа в турбине(1-2) и затем воспользоваться формулами (1.71), (1.77), (1.81), (1.82), (1.83).

Все вышеприведенные формулы получены для идеального цикла паровых теплосиловых установок, то есть без учета неизбежных потерь. Главными потерями являются потери на трение в процессе расширения пара в турбине. Как известно, работа сил трения делает любой процесс необратимым, то есть протекающим с увеличением энтропии. По этой причине прямое адиабатное расширение пара в турбине(процесс 1-2 на рис.1.59) отклоняется на  диаграмме вправо-вниз от вертикали(процесс 1-2д), то есть в сторону увеличения энтропии

Рис.1.59 Процесс Ренкина на перегретом паре с идеальным (1-2) и действительным(1-2д) процессами расширения пара в турбине.

Тогда удельная полезная работа цикла, называется так же «внутренней работой»:

(1.85)

Из рис.1.59 следует, что . Если пренебречь работой питательного насоса, то есть принять , то

                                                                                                               (1.86)

Введем обозначение

                                                                                                                      (1.87)

где  - относительный внутренний КПД.

Подставляя в (1.87)  и  по формуле (1.86) получим

                                                                                                                  (1.88)

Введем обозначение

                                                                                                                         (1.89)

где  - абсолютный внутренний КПД, то есть отношение полезно использованной теплоты в действительном процессе к затраченной теплоте.

Выразим  из (1.87) и подставим в (1.89)

                                                                                                                     (1.90)

Так как , то окончательно

                  (1.90)

Выразим уравнение (1.88) :

                                                                                   (1.91)

где  - теплоперепад.

Если задано , то по () можно найти .

Часть работы турбины идет на преодоление сил трения в подвижных частях турбины, поэтому эффективная работа по валу турбины меньше «внутренней работы» .

Обозначим                                                                                                       (1.92)

 - механический КПД турбины

 - эффективная работа по валу турбины.

Обозначим                                                                                                        (1.93)

 - КПД генератора;

 - работа 1 кг пара, превращенная в электрическую энергию.

Таким образом  учитывает потери при преобразовании  в электрическую энергию.

В целом экономичность ПСУ оценивается по

                                                                           (1.94)

где  - КПД паропровода, учитывающий теплопотери в окружающую среду;

 - КПД котельной установки, равный отношению полезно использованной теплоты топлива к теплоте сгорания топлива.

Познавательные статьи:



Психологические особенности спортивного соревнования

Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации

Занятость населения и рынок труда

Социальный статус семьи и её типология