УДОСКОНАЛЕНИЙ ТЕРМОДИНАМІЧНИЙ ЦИКЛ ПАРОТУРБІННОЇ УСТАНОВКИ

Abstract

У сучасних паротурбінних установках пара перегрівається в ізобарному процесі. Як відомо з технічної термодинаміки, за нагрівання робочого тіла від заданого стану до однакової температури, теплота за ізобарного процесу більша, ніж за ізохорного. Крім того, розширення робочого тіла в ізобарному процесі підведення тепла є шкідливим, оскільки не виконується зовнішня робота і втрачається фізичне розширення з метою отримання зовнішньої механічної роботи. В ізохорному процесі пара, подібно до механічної пружини, накопичує більше механічної енергії за менших витрат теплоти. Тому в паротурбінних установках пропонується як первинний перегрів, так і подальші процеси перегріву пари здійснювати ізохорно. Порівняльні розрахунки характеристик паротурбінної установки, що працює за циклом Ренкіна з первинним перегрівом пари до тиску 6.0 МПа і температури 600 °C (тиск пари в конденсаторі 0.004 МПа) з характеристиками установки з ізохорним процесом перегріву пари за тих самих вихідних даних, показали значні енергетичні та економічні переваги останньої в порівнянні з базовою. Так, за менших витратах палива в модифікованій установці (на 10.1 %) її питома робота зросла на 3.9 %, а тепловий ККД – на 11.2 %. Ще суттєвіші енергетичні та економічні переваги має модифікована ПТУ з одним додатковим підігрівом пари: за меншої витраті палива на 15.9 % питома робота зросла на 6.8 %, а тепловий ККД – на 18.8 %. Завдяки меншим об'ємам пари в кінці розширення масогабаритні параметри турбін і конденсатора модифікованої установки зменшуються на 5.2 % порівняно з базовою установкою. Враховуючи наведені вище висновки та масштаби використання ПТУ на сучасних електростанціях, де використовується до десяти проміжних пароперегрівів, запропонована модернізація їх термодинамічних циклів гарантує ще більший енергетичний та економічний ефекти.