Анализ цикла Ренкина

Исходные данные

- относительный внутренний КПД турбины.

- относительный внутренний КПД насоса.

- механический КПД.

- КПД парового котла.

- КПД электрического генератора.

- низшая теплота сгорания топлива.

Для питательной воды нагрев в каждом из регенеративных подогревателей

Параметры в характерных точках

Точка :

Точка :

Определим число подогревателей в данном цикле:

При принимаем число подогревателей 7.

Схема установки.

На 1-6 подогревателях нагрев происходит на 30⁰С, а в 7 на 35,488.

Параметры точек цикла

Точка :

Точка :

Точка :

Точка :

Точка :

Точка :

Точка :

Энергетический баланс:

1. Находим теплоту, подведённую в паровой котёл к рабочему телу:

2. Учитывая КПД парового котла, определяем теплоту, первоначально внесённую в установку за счёт сгорания топлива:

Здесь - испарительная способность топлива, ; - расход топлива, .

Определяем значение , которым будет удобно пользоваться при дальнейших вычислениях:

3. Потеря теплоты при горении топлива:

4. Потеря теплоты трубопроводами на пути от парового котла до турбины:

5. Механические потери работы на трение в подшипниках турбины:

6. Работа на муфте электрогенератора:

7. Электрические потери в электрогенераторе:

8. Работа на клеммах электрогенератора:

Подсчитаем КПД установки (брутто) на клеммах электрогенератора:

Энергетический метод:

Параметры окружающей среды:

Прирост энергии в паровом котле:

Уменьшение энергии в трубопроводе:

Уменьшение энергии в конденсаторе:

Увеличение энергии в подогревателях по воде:

1. подогреватель.

2. подогреватель.

3. подогреватель.

4. подогреватель.

5. подогреватель.

6. подогреватель.

7. подогреватель.

Уменьшение энергии в подогревателях по пару:

1. подогреватель.

2. подогреватель.

Подогреватель.

3. подогреватель.

4. подогреватель.

5. подогреватель.

6. подогреватель.

Теперь сводим энергетический баланс для тех узлов установки, в которых происходит изменения состояния рабочего тела.

Невязка баланса составляет 0,1554%

Вычисляем энергетические КПД узлов.

1. Энергетический КПД парового котла:

2. Энергетический КПД трубопровода:

3. Энергетический КПД турбины:

4. Энергетический КПД конденсатора:

Энергия, отданная конденсирующимся влажным паром в конденсаторе, равна:

Это составляет от теплоты в конденсаторе.

5. Энергетический КПД питательного насоса:

6. Энергетический КПД процессов отвода в окружающую среду теплоты трения и теплоты, выделившейся в генераторе, равны: .

Энергетический КПД конденсатора не учитывается

Определим энергетические потери и коэффициенты энергетических потерь

1. Потери энергии в паровом котле:

2. Потери энергии в трубопроводе:

3. Потери энергии в турбине:

4. Потери энергии в конденсаторе:

5. Потери энергии в питательном насосе:

6. Потери энергии на трение в подшипниках турбины:

7. Потери в электрогенераторе:

8. Потери в подогревателях:

1. подогреватель.

2. подогреватель.

3. подогреватель.

4. подогреватель.

5. подогреватель.

Коэффициент энергетических потерь для всёй установки равен сумме таких же коэффициентов для отдельных узлов:

температура энергия конденсатор давление

Как видно, оказался практически равным КПД (брутто) для всёй установки.

Существенных результатов можно достигнуть путем уменьшения разности температур продуктов сгорания топлива в паровом котле и рабочего тела. Уменьшение этой разности температур можно добиться 2 путями: или уменьшением температуры продуктов сгорания в топке котла, или увеличением средней температуры рабочего тела в процессе подвода теплоты. При уменьшении температуры сгорания в котле потеря энергии снижается, но на такое же значение снизится и энергия потока теплоты. Значительные потери энергии в турбине (уменьшение может быть достигнуто за счет улучшения проточной части и механических элементов) и в конденсаторе.

Потери в паропроводе и насосе малы. Уменьшение потерь энергии в конденсаторе можно добиться за счет уменьшения разности температур конденсирующегося пара и охлаждающей воды путем снижения давления в конденсаторе. КПД подсчитанные разными способами не равны, но отличаются на очень маленькое значение, это может быть связано с неточность измерений, упрощенной схемой и тем, что цикл является необратимым (потери энергии неизбежны).