Как влияют начальные и конечные параметры на термический КПД цикла Ренкина ?

Исследование термического к.п.д. цикла Ренкина при различных начальных и конечных состояниях пара позволяет сделать вывод, что с увеличением начального давления и начальной температуры пара и понижением конечного давления в конденсаторе к.п.д. паротурбинной установки растет.

При увеличении начального давления пара и одном и том же конечном давлении в конденсаторе термический к.п.д. паротурбинной установки значительно увеличивается, а удельный расход пара уменьшается.

Увеличение начального давления с до связано с повышением температуры насыщенного пара, то есть с повышением средней температуры подвода теплоты, что ясно видно из диаграммы (рис.1,а). Возрастание средней температуры подвода теплоты и отвода теплоты в конденсаторе при приводит к увеличению к.п.д. цикла. Следовательно, не начальное давление является причиной увеличения к.п.д. паросиловой установки, а увеличение средней температуры подвода теплоты. Из - диаграммы (рис.1,б) также можно установить, что с увеличением начального давления пара увеличивается адиабатное теплопадение , но повышается конечная влажность пара и капли воды разрушают лопатки последних ступеней турбины. Конечная влажность пара свыше не допускается.

Рисунок 1

Значительное увеличение к.п.д. с ростом начального давления пара имеет существенное значение в повышении экономичности работы паротурбинных установок. В настоящее время осваиваются давления до . При повышении начальной температуры пара происходит увеличение к.п.д. паротурбинного цикла, так как увеличивается среднеинтегральная температура подвода теплоты и при этом растет адиабатное теплопадение (рис.2).

Рисунок 2

Увеличение к.п.д. цикла будет более значительным, если с увеличением температуры будет возрастать и начальное давление пара. Например, при начальном давлении и повышении температуры с до к.п.д. цикла увеличивается с 0,332 до 0,355. Если же одновременно будет увеличиваться и давление, например до при тех же условиях, то к.п.д. цикла будет увеличиваться с 0,405 до 0,434.

Одновременно с увеличением начальной температуры уменьшается удельный расход пара. В настоящее время используют пар с температурой до и осваивается пар с температурой до и выше. Повышение температуры перегрева пара ограничивается способностью металла, из которого сделаны трубы, выдерживать большие давления при высоких температурах, то есть конечные параметры пара определяются наличием относительно дешевых жаропрочных металлов.

Понижение давления в конденсаторе является особенно эффективным средством для повышения термического к.п.д. паротурбинной установки. Из - диаграммы (рис.3), видно, что понижение давления в конденсаторе значительно уменьшает среднеинтегральную температуру отвода теплоты и увеличивает адиабатное теплопадение , а следовательно, и к.п.д. цикла. Например, при начальном давлении в , и конечном давлении к.п.д. цикла равен 0,308. При понижении давления в конденсаторе до к.п.д. цикла увеличивается до 0,356. При уменьшении давления до , что соответствует температуре насыщения , к.п.д. цикла возрастает до 0,417. Но выбор конечного давления в конденсаторе определяется температурой охлаждающей воды, так как для интенсивного теплообмена разность температур между паром и охлаждающей водой должна быть .

Рисунок 3