Теплофікаційний цикл ПСУ (стор. 338-341)схема

Комбіноване вироблення електроенер-гії та теплоти на одній паросиловій устано-вці називається теплофікацією. Теплові електричні станції, на яких одночасно ви-робляються електрична та теплова енергії, називаються теплоелектроцентралями, або скорочено ТЕЦ. Теплові електростанції, на яких виробляють тільки електричну енергію називають конденсаційними (КЕС). Робота, яка вироблена в теплофіка-ційному циклі, менша за роботу конденса-ційного циклу (пл.(1`-1``-1-2-3-1`) та пл.(1`-1``-1-4-5-1`)).

Це призводить до зменшення вироблення електроенергії та зниження термічного ККД циклу, але загальне використання теплоти при цьому значно підвищується:

.

Характеристикою теплофікаційного ци-клу є коефіцієнт використання теплоти па-лива К, який являє собою відношення ви-користаної теплоти до підведеної теп-лоти :

.

У реальних умовах коефіцієнт викорис-тання теплоти палива на ТЕЦ досягає 80%, що значно вище економічності конденсаці-йних установок.

Важливим показником ТЕЦ є співвід-ношення вироблених електричної та тепло-вої енергій.

Переваги систем комбінованого вироб-лення енергії з паровою турбіною: високий загальний ККД, можливість використання палива будь-якого виду; гнучкість співвід-ношення теплової та електричної потужно-сті; можливість забезпечити теплоту різних потенціалів; високий ступінь надійності; тривалий строк служби.

**За останні роки газова турбіна почала широко використовуватись в системах

комбінованої виробки енергії при потуж-ності системи більше 1 МВт.

*§5 Узагальнений (регенеративний) цикл Карно (стор. 250-252)

Максимальний термічний ККД має прямий оборотний цикл Карно. Але за від-повідних додаткових умов можна здійснити інший цикл, який має термічний ККД, що дорівнює ККД циклу Карно. Такий цикл складається з двох оборотних ізотермічних процесів (розширення і стиснення) і двох будь-яких інших процесів, графіки яких є еквідистантними (рівновіддаленими одна від одної) кривими.* У цьому циклі теплота, що виділяється під час розширення робочого тіла за одним із еквідистантних процесів поглинається робочим тілом під час його стиснення за другим аналогічним процесом. Такий цикл називається узагальненим, або регенеративним циклом.

1-2 і 3-4 – ізотермічні процеси;

2-3 і 4-1 – будь-які еквідистантні про-цеси.

У процесі 1-2 робоче тіло отримує від джерела теплоту . У процесі 3-4 робоче тіло віддає джерелу теплоту .

У процесі 2-3 робоче тіло віддає теплоту , яка потрапляє у нескінченну кількість проміжних джерел Потім від цих проміжних джерел робоче тіло споживає теплоту під час його стиснення у процесі 4-1.

Оскільки криві 2-3 і 4-1 еквідистантні, то площі 4-1-6-5 і 3-2-8-7 однакові, терміч-ний ККД циклу буде:

;

;

;

;

.

Відрізок 6-8 є загальним для обох.

6-5=7-8, так як це проекції еквідистант-них кривих.

.

Це є термічний ККД циклу Карно, який здійснюється в межах тих же темпе-ратур і .§6 Цикл з проміжним перегрівом пари (стор. 330-332)

Підвищення початкового і зменшення кінцевого тиску пари призводить до підвищення вологості пари в кінцевому її стані в циклі паросилової установки.

Ступінь сухості , щоб запобігти ерозії лопаток турбіни. Максимальна величина температури обмежена якістю сталей, які використовуються. Одним із засобів-

отримання високих значень ступеня сухості в кінці адіабатного розширення є проміжний (вторинний) перегрів пари.

Л13.12*Перегріта пара з пароперегрівача поступає в перший циліндр турбіни, розширюється по адіабаті 1-а до деякого проміжного тиску і виконує під час цього роботу , далі поступає в пароперегрівач для проміжного перегріву (процес а-б). Потім пара з тиском знову поступає в другий циліндр турбіни, де розширюється до тиску в конденсаторі , і виконує роботу .

Таким чином, точка 1 – це початковий стан пари; точка 2 – кінцевий стан пари за турбіною після проміжного перегріву; в – кінцевий стан пари за відсутності проміж-ного перегріву. Кінцева ступінь сухості в результаті проведення проміжного перег-ріву підвищується з до . Кожний про-міжний перегрів пари призводить до підви-щення вартості установки, що не окупаєть-ся економією від третього проміжного пере-гріву. Тому більше двох проміжних перегрі-вів в теперішній час не використовують.

Термічний ККД циклу з одним проміж-ним перегрівом визначається так:

, (1)

де і – адіабатний теп-лоперепад в першому і другому циліндрах турбіни; – кількість теплоти, яка підведена в котлі і в першому перегрівачі; – кількість теплоти, яка підведена в другому перегрівачі.

Чисельник в формулі (1) являє собою питому роботу пари в установці з одним проміжним перегрівом пари:

.

Ця робота більше питомої роботи пари без проміжного перегріву.

Таким чином, економічність установок з проміжним переrpівом пари залежить від температур початку переrpіву в проміжно-му перегрівачі (точка а) і температури кін-ця переrpіву (точка б).

*§7 Середньоінтегральна температура (стор. 252)

Для порівняння будьяких циклів з циклом Карно з метою оцінки ефективності довільного циклу широко використовують поняття середньоінтегральної температу-ри , яка дорівнює відношенню кількості теплоти, яка бере участь у процесі, до зміни ентропії робочого тіла в даному процесі.

Для термодинамічного процесу 1-2 се-редньоінтегральна температура дорівнює:

(2)

У Тs-діаграмі середньоінтегральна те-мпература дорівнює висоті прямокутника 3-4-5-6, площа якого дорівнює площі 1-2-5-6 під кривою процесу 1-2.

Оскільки , а , то підставляючи ці значення в (2), отримаємо:

.