Идеальном случае при этом воздух в рекуператоре нагревается до темпера-

туры Т4 (точка а на рис. 6.7, в), а продукты сгорания охлаждаются до темпе-

ратуры Т2 (точка b), а затем выбрасываются в атмосферу.

Использование принципа рекуперации тепла таким образом, позволяет

Часть теплоты продуктов сгорания в количестве qр (заштрихованная площадь

на рис. 6.7, в) возвратить в цикл и уменьшить тем самым теплоту q1, полу-

чаемую __________за счет сжигания топлива, а, значит, увеличить термодинамический

К. п. д. установки.

Цикл паротурбинной установки

Если рабочим телом является пар (например, воды или какой-либо

Легкокипящей жидкости), то подвод к системе и отвод тепла можно осу-

Ществить в изотермических условиях, как в цикле Карно.

Цикл Карно на насыщенном водяном паре и принципиальная схема

ПТУ изображены на рис. 6.8. Образованный в паровом котле (ПК) при

Подводе тепла q1 сухой насыщенный пар с давлением р1 (точка 1) адиабатно

Расширяется в турбине (ПТ) до состояния влажного насыщенного пара

Низкого давления р2 (точка 2). Затем этот пар поступает в теплообменник-

Конденсатор (К), где от него при постоянной температуре и одновременно

при постоянном давлении отводится теплота q2 (процесс конденсации 2 _

Пар конденсируется не полностью, а его степень сухости становится

меньше, т. е. х3 < х2. При полной конденсации до состояния кипящей воды

При р2 конец процесса соответствовал бы точке 5 на диаграмме. Но для

Цикла Карно

Точка 3 соответствует такому положению, чтобы последующее адиабатичес-

Рис. 6.8. Цикл Карно для насыщенного пара на диаграмме T – s (a)

и схема паросиловой установки (б)

кое сжатие 3 _ 4 в насосе или компрессоре (Н) при s = соnst привело бы

пар к состоянию кипящей воды при давлении р1 (точка 4 на линии х = 0).

Изобарно-изотермический процесс испарения кипящей воды до состояния

сухого насыщенного пара при подводе теплоты q1 (4 _ 1) совершается в

Паровом котле (ПК). Теплота q1 поступает от продуктов сгорания топлива, а

Теплота q2 отводится охлаждающей водой. Этот цикл, также как и рассмот-

Ренный ранее в гл. 5 цикл Карно для идеального газа, состоит из двух изо-

терм (4 _ 1) и (2 _ 3) и двух адиабат (1 _ 2) и (3 _ 4).

Термический к. п. д. рассмотренного цикла, как и любого другого

прямого цикла Карно, в общем виде записывается так:

1 4

2 3

η 1 1 1 h h

H h

T

T

q

q

q

lц

−

−

= = − = − = − (6.11)

Любой другой цикл для того же интервала температур будет иметь

Меньшую эффективность. Несмотря на очевидные преимущества, цикл Карно

В паросиловых установках не применяется. Основным препятствием является

невозможность осуществить процесс сжатия 3 _ 4 в компрессоре, на входе в

Который поступал бы влажный пар (точка 3), а на выходе была бы жидкость

(точка 4). Компрессор служит для сжатия газов (паров), для жидкости

Используются насосы.

Избежать недостатков, связанных с использованием компрессора,

Позволяет цикл, предложенный Ренкиным. Этот цикл осуществляется в

Современных паротурбинных установках. Принципиальная схема установки

(ПТУ), работающей по циклу Ренкина, аналогична рис. 6.8 б, а цикл в

диаграммах р _ v и Т _ s приведен на рис 6.9. Цикл Ренкина может быть

осуществлен как на сухом насыщенном паре (1' _ 2' _ 3 _ 4 _ 5 _ 1'), так и

на перегретом паре (1 _ 2 _ 3 _ 4 _ 5 _ 6 _ 1). Рассмотрим цикл на сухом

Насыщенном паре. Сухой насыщенный пар, полученный в котле (ПК),

Рис. 6.9. Цикл Ренкина на насыщенном (пунктир) и пересыщенном

паре: p – v (а) и T – s (б) диаграммах

адиабатно расширяется в турбине (ПТ) 1' _ 2' (пунктирная линия). Влажный

пар после турбины поступает в конденсатор (К), где от него при р2 = соnst и

T2 = соnst отводится теплота q2 (процесс 2' _ 3). В отличие от цикла Карно

Здесь пар конденсируется полностью до состояния кипящей жидкости при

Р2. Затем жидкость поступает в насос, где происходит адиабатное сжатие до

Давления р1. Ее объем практически не меняется. В процессе повышения

Давления от р2 до р1 температура жидкости повышается ничтожно мало, на

диаграмме Т _ s точки 3 и 4 практически совпадают. Но так как температура

Жидкости (в точке 4) на выходе из насоса ниже, чем температура насыщения,

Жидкость перед поступлением в испарительные поверхности котла подогре-

вают до кипения в специальном теплообменнике _ экономайзере. Это

изобар-ный процесс р1 = соnst (4 _ 5), который протекает при добавочном

Подводе теплоты q'1. Подогрев в экономайзере осуществляется в том же

Котле за счет тепла отходящих продуктов сгорания топлива. За ним следует

5 _ 1' _ процесс парообразования при подводе теплоты q"1 при T1 = соnst

и р1 = соnst. Таким образом, подвод теплоты q1 = q'1+ q"1 происходит при

средней температуре _ ⎟

⎟

⎠

⎞

⎜ ⎜

⎝

⎛ ′ +

Т Т