Всего на сайте:
248 тыс. 773 статей

Главная | Физика

Цикл Ренкина. Методы повышения КПД цикла Ренкина.  Просмотрен 1313

В результате замены парового компрессора насосом, подающим в котел конденсат отработавшего пара, а также введения перегрева пара перед двигателем цикл Карно превращается уже в другой цикл, называемый циклом Ренкина.

1 – паровой котел с пароперегревателем;

2 – паровой двигатель;

3 – конденсатор;

4 – насос.

Паровой котел представляет собой устройство, в котором производится сжигание топлива и теплота образующихся газообразных продуктов сгорания используется для превращения поступающей в него воды в перегретый (или насыщенный) пар.

Конденсатор представляет собой трубчатый теплообменник, внутренняя поверхность трубок которого охлаждается циркуляционной водой, за счет чего на их наружной поверхности происходит конденсация отработавшего пара.

Скапливающийся внизу конденсат откачивается насосом, который повышает его давление до необходимой величины и подает обратно в котел.

Цикл Ренкина состоит из:

1-2 - адиабатного процесса расширения пара в двигателе;

2-3 - изобарно-изотермического процесса конденсации отработавшего пара в конденсаторе;

3-4 - адиабатного процесса повышения давления воды в насосе;

4-5-6-1 - изобарного процесса парообразования в котле.

На р - диаграмме:

площадь 1-2-8-7-1 – техническая работа двигателя lТ;

площадь 3-4-7-8-3 – техническая работа, затраченная на привод насоса lн;

площадь цикла 1-2-3-4-1 – их разность, т.е. полезная работа цикла l0, совершаемая над внешним объектом (над генератором).

На Ts-диаграмме:

площадь 4-5-6-1-7-8-4 – тепло q1, получаемое рабочим телом от горячего источника (газообразных продуктов сгорания топлива),

площадь 2-3-8-7-2 – тепло q2, отдаваемое рабочим телом холодному теплоприемнику (циркуляционной воде конденсатора),

площадь цикла 1-2-3-4-5-6-1 – их разность q1–q2, т.е. полезное тепло, превращаемое в работу lо.

Поскольку математически работа двигателя lТ положительна, а работа, затраченная на привод насоса lН, отрицательна, полезная работа цикла может быть представлена как алгебраическая сумма этих работ:

Предполагая, что вода несжимаема, т.е., что в точках 3 и 4 удельные объемы ее одинаковы , получаем:

и тогда

Тепло, подводимое к рабочему телу от горячего источника

а термический к.п.д. цикла Ренкина

Величина i3 представляет собой энтальпию кипящей воды при давлении р2 , которую следует обозначить буквой .

Тогда

Таково выражение для термического к. п. д. цикла Ренкина с учетом затраты работы на привод насоса.

При анализе работы паросиловых установок с невысоким начальным давлением можно пренебречь затратой работы на привод насоса:

Величину термического к.п.д. цикла Ренкина удобно определять графо-аналитическим методом с помощью is-диаграммы:

 

 

Помимо термического к.п.д. показателем эффективности цикла Ренкина может служить теоретический удельный расход пара, т.е. количество пара, теоретически расходуемое на единицу работы:

, кДж/кг, или , кг/(кВт×ч).

 

Предыдущая статья:Цикл Карно для водяного пара и его недостатки. Следующая статья:Теплофикационные циклы.
page speed (0.0202 sec, direct)