Повышение начальных параметров пара.

На протяжении всей истории развития ПТУ наблюдается неуклонный рост начальных параметров пара – давления и температуры, которые оказывают сильное и разностороннее влияние на КПД ПТУ.

Проанализируем это влияние с помощью уравнения (1.43).

                                (1.46)

Начальные параметры сильно влияют на три из этих шести сомножителей: η _t, η _e, l. Из термодинамического анализа циклов тепловых двигателей известно, что их термический КПД η _t повышается с увеличением средней температуры процессов подвода теплоты и уменьшением средней температуры процессов отвода теплоты.

Повышение начальной температуры цикла Ренкина при постоянных начальном и конечном давлениях повышает средний температурный уровень подвода теплоты к рабочему телу. Это происходит за счет процесса перегрева пара (рис. 1.9).

Рис. 1.9 – Цикл Ренкина при различных начальных температурах

().

Средняя температура процесса 4-0^' выше средней температуры процесса 4-0. Исключение из этого правила составляет насыщенный пар в области температур от 340°С до критической температуры 374,1°С; давление при этом также растет от 16,8МПа до критического 22,11МПа. Прирост КПД цикла Ренкина будет более интенсивным, если повышать одновременно t ₀ и p ₀.

Рост начального давления p₀ при фиксированной температуре t ₀ также повышает средний температурный уровень подвода теплоты (см. рис. 1.10) и также приводит к увеличению КПД цикла Ренкина (рис. 1.10). Здесь исключение также составляет сухой насыщенный пар на участке 17,0÷22,5МПа. Если повышение начальной температуры приводит к постоянному увеличению термического КПД цикла, то повышение начального давления до 10МПа сильно увеличивает термический КПД. Дальнейший рост p ₀ сравнительно мало повышает КПД.

Р

Рис. 1.10 – Цикл Ренкина при различных начальных давлениях

 (

С повышением начальной температуры при неизменном p ₀ увеличивается объемный расход пара и понижается средняя влажность в ступенях турбины низкого давления (ТНД), что благополучно сказывается на КПД турбоагрегата. При этом увеличивается высота лопаток турбин высокого давления (ТВД) и, как следствие, уменьшается относительная величина концевых потерь, потерь энергии от утечек, потерь на трение и вентиляцию, снижаются потери энергии от влажности в ТНД. Таким образом, КПД турбоагрегата η_е растет.

Увеличение p₀ при неизменности начальной температуре t ₀ оказывает противоположное влияние на объемный расход пара и среднюю степень влажности в ТНД. В связи с этим рост p ₀ вызывает снижение η_е.

В связи с тем, что характеристика тепловой схемы учитывает влияние регенеративного подогрева питательной воды на КПД ПТУ и расход энергии на привод вспомогательных механизмов она существенно зависит от начальных параметров пара p ₀ и t ₀.

Повышение p ₀ увеличивает оптимальную энтальпию питательной воды, делает целесообразным увеличение числа ступеней подогрева и может увеличить характеристику схемы на 4÷6%. Это касается тепловых схем 1-го рода. В схемах 2-го рода повышение начальных параметров пара либо не изменяет, либо понижает характеристику в связи с увеличением энергетических затрат на привод вспомогательных механизмов.

Таким образом, с ростом t ₀ повышаются термический КПД цикла η _t и КПД турбины η_е, с повышением p ₀ увеличивается η _t и снижается η_е. Целесообразно одновременно повышать p₀ и t ₀ таким образом, чтобы конечная влажность пара в турбинах была не более 10÷12% (х ³ 0,88÷0,90). Для любой принятой начальной температуры t ₀ существует оптимальное значение p ₀, обеспечивающее максимальный прирост КПД. Оптимальное значение p ₀ растет с увеличением мощности турбоагрегата, поэтому для его определения требуется технико-экономический анализ.