Регенерация теплоты в цикле паротурбинной установки

В паросиловых установках регенерация осуществляется при помощи отборов пара из турбины и их конденсации в теплообменных аппаратах, где теплота, выделяющаяся при конденсации пара, подводится к конденсату, поступающему из конденсатора, и нагревает его. Теплообменники могут быть поверхностного или смешивающего типа. В поверхностных теплообменных аппаратах конденсат и пар разделены поверхностью, а в смешивающих пере-мешиваются. Схема установки с двумя регенеративными отборами и термодинамический цикл в h – s координатах изображены на рис.3.10 и 3.11. Изображение цикла на диаграмме h – s является условным, так как в регенеративном цикле расход рабочего тела на разных участках цикла различен.

Рис.3.10 Рис.3.11

После расширения в турбине до давления p_{о 1} часть пара отбирается из турбины и смешивается с конденсатом в теплообменнике I. Остальной пар расширяется в турбине до давления p _o2 после чего из турбины отводится еще одна часть пара и смешивается с конденсатом в теплообменнике II. Остальной пар расширяется до давления в конденсаторе p ₂.

Доли пара, отбираемого из турбины равны

,

где D _o1, D _o2 –массовые расходы пара, поступающие в первый и второй отборы, соответственно.

На участке турбины 1–О₁ расширяется весь пар, на участке О₁–О₂ – доля пара 1– a ₁ на участке О₂–2 – доля пара 1–a₁–a₂. Этот пар поступает в конденсатор, где конденсируется и конденсат насосом подается в теплообменный аппарат II, где перемешивается с паром из второго отбора. В первый теплообменник насосом подается конденсат, доля которого 1– a ₁. После смешения с паром из первого отбора весь конденсат подается в котел.

Регенерация наиболее эффективна, когда конденсат в теплообменниках нагревается до максимально возможной температуры. Практически это температура насыщения при давлении соответствующего отбора (хотя конденсат можно нагреть до более высокой температуры, если пар в отборе перегрет).

Это условие позволяет рассчитать доли отбора, составляя уравнения теплового баланса для соответствующих теплообменных аппаратов:

Уравнения теплового баланса для I и II теплообменников:

.

. ,

где h ₁, h _пв и h ₃ – энтальпия кипящей воды соответственно при давлениях

Если пренебречь работами насосов, то удельная работа этого цикла равна

;

удельные количества подведенной и отведенной теплоты –

, ;

термический КПД цикла –

Увеличение количества отборов пара на регенерацию увеличивает h_t, но каждый последующий отбор вносит все меньший вклад в рост h_t. В современных паротурбинных установках число отборов достигает десяти.

 

Лекция 7