Питання. паросиловими цикл Ренкіна, схеми установки. Зображення у Р , v -і T, s -діаграмах
Цикл Ренкіна - теоретичний термодинамічний цикл парової машини, що складається з чотирьох основних операцій:
-1 - випаровування рідини при високому тиску;
-2 - розширення пари;
-3 - конденсації пари;
-4 - збільшення тиску рідини до початкового значення.
На рис. 1 представлена технологічна схема паросилова установки для виробництва електроенергії.
Пар великого тиску і температури подається в соплові апарати турбіни, де відбувається перетворення потенційної енергії пари в кінетичну енергію потоку пари (швидкість потоку - надзвукова). Кінетична енергія надзвукового потоку перетворюється на лопатках турбіни в кінетичну енергію обертання колеса турбіни і в роботу виробництва електроенергії.
На рис. 1 показана одна турбіна, насправді турбіна має кілька ступенів розширення пари.
Після турбіни пар направляється в конденсатор. Це звичайний теплообмінник, всередині труб проходить охолоджуюча вода, зовні - водяна пара, що конденсується, вода стає рідкою.
В
Рис. 1. Принципова технологічна схема паросилова установки. br/>
Ця вода надходить в живильний насос, де відбувається збільшення тиску до номінальної (проектної) величини.
Далі вода з високим тиском направляється в котельний агрегат (на рис. 1 він обведений штриховий лінією). У цьому агрегаті вода спочатку нагрівається до температури кипіння від димових газів з топки котла, потім надходить у кіпятільниетруби, де відбувається фазовий перетворення аж до стану сухої насиченої пари (Див. т. 5 на рис. 6.3). p> Нарешті, сухий насичений пар йде в пароперегрівач, обігрівається топковим димовими газами з топки. Стан пари на виході з пароперегрівача характеризується крапкою 1. Так замикається цикл. Цей цикл паросилова установки запропонував німецький інженер Ренкіна, і тому його і назвали циклом Ренкіна.
Розглянемо цикл Ренкіна на трьох термодинамічних діаграмах p - v, T - s, h - s (див. рис. 2). br clear=all>В В
Нумерація точок збігається з нумерацією на рис. 1. Процес 1 - 2 - розширення пари в соплах турбіни; 2 - 3 - процес конденсації пари; 3 - 4 - процес в живильному насосі; 4 - 5 - процес нагрівання води та її кипіння; 5 - 1 - процес перегріву пара. Заштриховані ті області діаграм, площа яких чисельно дорівнює роботі і теплоті за цикл, причому q ц = w ц .
Рис. 2. Цикл Ренкіна на термодинамічних діаграмах
З технологічної схеми на рис. 1 і діаграми Т - s на рис. 2 випливає, що теплота підводиться до робочого тіла в процесах 4 - 5 - 1, у яких ds> 0. І ці процеси характеризуються інваріантом p 1 = const. Тому подводимая в циклі Ренкіна теплота q підв дорівнює:
q підв = H 1 - h 4 . Дж. (6.2)
Теплота відводиться від робочого тіла в процесі 2 - 3 (ds <0) і цей процес теж p 2 = Const. Тому
q відп = H 2 - h 3 . Дж. (1)
Різниця між підведеної теплотою і відведеної являє собою теплоту циклу q ц , перетворену на роботу w ц
w ц = Q ц = (h 1 - h 4 ) - (h 2 - h 3 ) = (H 1 - h 2 ) - (h 4 - h 3 ). br/>
Різниця ентальпії води до живильного насоса (точка 3) і після (точка 4) мізерно мала. У зв'язку з цим
w ц = Q ц = h 1 - h 2 . (2)
Термічний коефіцієнт корисної дії циклу Ренкіна (а це ставлення В«користіВ», тобто w ц , до В«витратамВ», т.е q підв ) дорівнює
О· t = (H 1 - h 2 )/(h 1 - h 4 ). (3)
В
Рис. 3. Ілюстрація причини малого ККД циклу Ренкіна в порівнянні з циклом Карно. Втрати роботи - заштрихована площа. Нумерація точок збігається з нумерацією на рис. 1 і 2. br/>
