Показатели тепловой экономичности

1. Показатели тепловой экономичности

Процесс расширения пара в турбине в h-s диаграмме

2. Показатели тепловой экономичности (продолжение)

• Процесс перехода от Р0 к Р01 связан с процессом дросселирования в блоке
стопорно-регулирующий клапан турбины. Эти потери характеризуются
величиной h0 – h01. Степень совершенства этого блока характеризуется
следующим к.п.д.
H a/ h01 hb
д
H a h0 ha
• Количество теплоты, подводимое к турбоустановке одним килограммом
пара, называется удельной располагаемой теплотой турбины q0 h0 hп.в.
H a h0 ha
- удельный располагаемый теплоперепад (или адиабатный
теплоперепад, или удельная располагаемая внутренняя работа турбины, a).
• Количество теплоты, отводимое от одного килограмма рабочего тела в
«холодном источнике», обозначим через q1.
• Термический к.п.д. цикла – это величина
t
t
q0 q1 H a a
q0
q0
q0

3. Показатели тепловой экономичности (продолжение)

• Совершенство проточной части турбоустановки характеризуется
величиной
T :
H i/ h01 hc
T /
H a h01 hb
• Потери с выходной скоростью характеризуются своим к.п.д.
вых
H i h01 hd
/
h01 hc
Hi
• Внутренний относительный к.п.д. турбины - это отношение
действительного теплоперепада к располагаемому теплоперепаду:
Hi
0i
д T вых
Ha
Внутренний абсолютный к.п.д. турбины определяется следующим
образом
H i
i
q0
• H i H i (1 прот ) - теплоперепад в турбине с учетом протечек.

4. Показатели тепловой экономичности (продолжение)

• Внутренний абсолютный к.п.д. турбины можно переписать в следующем
виде:
(1
)
i
0i
t
прот
• Относительный эффективный к.п.д. турбины: 0e e
a
где e - удельная эффективная работа на валу турбины, a- удельная
располагаемая внутренняя работа турбины,
e i м ех , i H i , мех - к.п.д. механических потерь.
• Абсолютный эффективный к.п.д. турбины
e e 0i t (1 прот ) мех
q0
э
• Относительный электрический к.п.д. ТУ
0э
a
• э e Г - удельная энергия, снимаемая с шин электрогенератора, а Г -
• к.п.д., учитывающий потери в электрогенераторе.
• Абсолютный электрический к.п.д. турбоустановки
э
э
q0
0i t (1 прот ) мех Г

5. Показатели тепловой экономичности (продолжение)

• Если же говорить о к.п.д. станции, то надо учесть также и потери в
реакторе, ПГ, трубопроводах и т.д., то есть
бр
I
II
АЭС
э Р ПГ ТР
ТР
• Если учитывать расход электрической энергии на собственные нужды, то
абсолютный электрический к.п.д. нетто турбоустановки запишется
следующим образом:
энетто э
с. н.
q0
с.н- .удельный расхож электроэнергии на собственные нужды.
• Для АЭС к.п.д. нетто записывается так:
нетто
I
II
АЭС
энетто Р ПГ ТР
ТР
• Удельный расход теплоты на турбоустановку q – это величина
q
3600
э
кДж
[ кВт
]
час

6. Показатели тепловой экономичности (продолжение)

• Удельный расход пара на турбоустановку d0 – количество пара,
которое надо подвести к турбине, чтобы выработать 1 кВт·час
энергии. Определяется d0 следующим образом:
q
3600
кг
d
0
q
q [ кВт ч ]
0
э
0
К.п.д. турбоустановки АТЭЦ по выработке электроэнергии:
ТУ
Э
WЭ
Q
Q0 ТП
ТП
• Q0 – тепловая мощность АТЭЦ, QТП – мощность теплового
потребителя, ТП - коэффициент, учитывающий потери при
транспортировке тепла.

7. Регенеративный подогрев на АЭС

• Подогрев питательной воды за счет теплоты частично отработавшего
в турбине пара называется регенеративным подогревом питательной
воды.
Технически такой процесс осуществляется следующим образом. В
процессе расширения пара часть его отбирается из турбины и
направляется в специальные теплообменные аппараты
(регенеративные подогреватели) для нагрева конденсата (питательной
воды.
• С термодинамической точки зрения выигрыш от регенеративного
подогрева состоит в следующем.
• При чисто конденсационном цикле весь пар, подводимый к турбине,
доходит до конденсатора, в котором происходит его полная
конденсация, и теплота конденсации уносится в окружающую среду с
охлаждающей водой.
• В цикле с регенерацией теплота отбираемого пара возвращается
(регенерируется) обратно в цикл. Это позволяет заметно повысить
тепловую экономичность цикла.

8. Реализация цикла с регенерацией

1
1
ТУ
ТУ
5
5
ИТ
~
~
2
К
ИТ
4
4
3
ЦН
Схема без регенеративного подогрева
РП
К
2
3
ЦН
Схема с регенеративным подогревом

9. Условное изображение цикла с регенерацией в T-s диаграмме

10. Характеристики регенеративного подогрева

• Степень регенерации - это отношение фактического подогрева
питательной воды к максимально возможному.
h h
t
t
П .' В. К П .В. K
t0 t K
h0 hK
• K (h0 hK ) K - работа, совершаемая в турбине долей пара,
дошедшей до конденсатора.
• i (h0 hi ) P - работа, совершаемая в турбине долями пара,
i
ушедшими в отборы на регенеративный подогрев.
/
• K (hK hK ) q K - отвод тепла в конденсаторе.
• K (h0 hK/ ) q0 - тепло, подводимое в источнике для выработки доли
пара K .
• i (h0 hi ) q P P - тепло, подводимое в источнике для получения
i
долей пара i

11. Регенеративный подогрев (продолжение)

Исходя из общего определения, запишем выражение для к.п.д. цикла:
q1 q2
l
t
q1
q1
.
Подставив выражения для q1 и q2, получим в общем виде выражение для к.п.д.
цикла с регенерацией:
P
K (h0 hK ) i (h0 hi )
i
K (h0 hK/ ) i (h0 hi )
i
(h0 hK )
t
(h0 hK/ )
P
AP
K
K P
q0 qP
K
1
P
K
q0 1 qP
q0
t
1 AP
1 AP t
- термический к.п.д. цикла без регенерации
- энергетический коэффициент цикла, то есть отношение работы,
совершаемой паром отборов, к работе конденсационного потока пара.

12. Регенеративный подогрев (продолжение)

• Сравним к.п.д. цикла с регенерацией и к.п.д. цикла без регенерации
P t
1 t
1
t
t
AP
Для цикла с регенерацией энергетический коэффициент АР 0, поэтому
0 , причем чем выше АР, тем больше .
В свою очередь, энергетический коэффициент АР зависит от
h0 hi hi ,
ряда факторов: количества подогревателей, теплоперепадов
температуры питательной воды и их соотношений. Поэтому надо
искать оптимум величины АР в зависимости от всех этих параметров.
Это одна из задач расчета схемы регенеративного подогрева.