Лекция 4. Судовые паротурбинные установки

Циклы ПТУ. Принципиальные схемы ПТУ на органическом топливе.

Циклы паротурбинной установки. Для паротурбинной установки, работающей по обратимому (теоретическому) циклу Ренкина, расчетом определяется:

- параметры воды и пара в характерных точках;

- количество тепла, подведенного в цикле;

- работу, произведенную паром в турбине;

- работу, затраченную на привод питательного насоса;

- работу, совершенную в цикле;

- термический КПД цикла;

- теоретические расходы пара и тепла на выработку электроэнергии.

1. ПТУ работает на сухом насыщенном паре с начальным давлением P1=15 МПа, P2=5 КПа

Схема паротурбинной установки:

ПТ - паровая турбина; ЭГ – электрогенератор; К – конденсатор; ПН – питательный насос; ПГ – парогенератор.

Для определения параметров рабочего тела в характерных точках в теоретическом цикле Ренкина воспользуюсь PV, TS и HS диаграммами, которые схематично изображены ниже. По ним легко видеть, какие параметры меняются, а какие нет.

1-2 – адиабатическое расширение пара в турбине;

2-3 – изобарно-изотермический процесс конденсации пара (P2=const, t2=const) ;

3-4 – адиабатное сжатие воды в насосе (можно считать и изохорным);

4-5 – изобарный процесс подогрева;

5-1 - изобарно-изотермический процесс парообразования в парогенераторе.

2. ПТУ работает на перегретом паре до температуры t1=550 ⁰С при давлении P1=15 МПа

Схема паротурбинной установки: ПТ - паровая турбина; ЭГ – электрогенератор; К – конденсатор; ПН – питательный насос; ПГ – парогенератор; ПП – пароперегреватель.

Для определения параметров рабочего тела в характерных точках в теоретическом цикле Ренкина воспользуюсь PV, TS и HS диаграммами, которые схематично изображены ниже. По ним легко видеть, какие параметры меняются, а какие нет.

1-2 – адиабатическое расширение пара в турбине;

2-3 – изобарно-изотермический процесс конденсации пара (P2=const, t2=const) ;

3-4 – адиабатное сжатие воды в насосе (можно считать и изохорным);

4-5 – изобарный процесс подогрева;

5-6 - изобарно-изотермический процесс парообразования в парогенераторе;

6-1 – изобарный процесс перегрева пара.

3. ПТУ работает на перегретом паре t1=550 ⁰C P1=15 МПа, но при этом применяется вторичный перегрев до параметров t_n=540 ⁰C, P_n=5 МПа

Схема паротурбинной установки: ПТ - паровая турбина; ЭГ – электрогенератор; К – конденсатор; ПН – питательный насос; ПГ – парогенератор; ПП – пароперегреватель; ВПП – вторичный пароперегреватель .

Для определения параметров рабочего тела в характерных точках в теоретическом цикле Ренкина пользуются PV, TS и HS диаграммами, которые схематично изображены ниже. По ним легко видеть, какие параметры меняются, а какие нет.

1-a - адиабатическое расширение пара в турбине;

a-b - изобарный процесс вторичного перегрева пара;

b-2 – адиабатическое расширение пара в турбине;

2-3 – изобарно-изотермический процесс конденсации пара (P2=const, t2=const) ;

3-4 – адиабатное сжатие воды в насосе (можно считать и изохорным);

4-5 – изобарный процесс подогрева воды в парогенераторе;

5-6 - изобарно-изотермический процесс парообразования в парогенераторе;

6-1 – изобарный процесс перегрева пара в парогенераторе.

Таким образом, при сравнении результатов расчетов, приведенных в сводной таблице, легко заметить, что установки с вторичным перегревом пара имеют больший КПД. Так же из-за большей сухости пара продлевается срок службы частей турбины в связи с меньшим износом. Уменьшаются энергозатраты на выработку 1 кВт/ч энергии и затраты пара. Экономически выгоднее использовать третий вариант.

Вопросы для самопроверки

Цикл Ренкина.

Поясните схему ПТУ №1

Поясните схему ПТУ №2

Поясните схему ПТУ №3