Показать целесообразность применения регенерации для увеличения КПД цикла ПТУ можно строго математически – количественный метод и с помощью логических рассуждений – качественный метод.
Сначала воспользуемся математическим методом. В этом варианте рассмотрим два цикла ПТУ: простой и регенеративный, имеющие одинаковые параметры рабочих тел на входе (РО, ТО) и выходе (РК) из турбин и одинаковые мощности этих турбин (WТ=WТР). Индексом «р» обозначим величины регенеративного цикла ПТУ.
Оценим удельные расходы пара на эти турбины:
Для простого цикла ПТУ это величина
(7.59) |
Удельный расход пара в регенеративном цикле ПТУ в соответствии с выражением 7.59 больше, чем у простого (dtР>dt). Следовательно при одинаковых мощностях турбин расход пара в цикле ПТУ больше, чем в простом цикле.
Теперь рассмотрим удельные расходы пара в конденсаторы этих циклов. В простом цикле он такой же, как удельный расход пара на входе в турбину, т.е. dК=dt. В регенеративном цикле он соответствует выражению:
(7.60) |
Из выражения 7.60 следует, что удельный расход пара в конденсатор регенеративной ПТУ меньше, чем у простой ПТУ (dКР< dК). Это математически объясняется следующими соотношениями:
Из данного анализа следует, что при одинаковых мощностях эти ПТУ имеют разные потери теплоты в конденсаторах турбин. Потери теплоты в конденсаторе регенеративной ПТУ меньше потерь теплоты простой ПТУ (Q2Р2). Следовательно, КПД регенеративной ПТУ больше КПД простой ПТУ
Из математического анализа следует, что увеличение КПД регенеративной ПТУ по сравнению с простой ПТУ, имеющей такие же параметры пара, обусловлено снижением относительных потерь теплоты в конденсаторе регенеративной ПТУ.
Теперь проведем качественный анализ эффективности регенерации. Рассмотрим ПТУ с одним отбором пара на смешивающий регенеративный подогреватель (рис.7.36).
Условно разделим общий поток пара, идущий на турбину, на два самостоятельных потока: первый – (1-α1) проходит через конденсатор турбины и, минуя подогреватель, поступает в паровой котел, второй - α1, минуя подогреватель, также поступает в котел. Такое разделение потоков пара не нарушает тепловой баланс ПТУ, и КПД установки в целом будут характеризовать КПД отдельных потоков пара. Поток пара, проходящий через конденсатор, имеет КПД
Поскольку КПД второго потока равен единице, то КПД всей установки в целом будет больше, чем КПД ПТУ без регенерации, имеющей КПД такой же, как и у первого потока.
Однако если взять пар для подогревателя П1 при давлении Р1=РО или Р1=РК , то увеличения КПД при такой регенерации не произойдет и КПД этой ПТУ будет равен КПД ПТУ без регенерации. При Р1=РО отбор пара на подогреватель не участвует в выработке работы турбины и его КПД равен нулю. При Р1=РК пар, идущий на подогреватель имеет такой же КПД, как и у простого цикла, в этом случае подогреватель П1 будет выполнять роль конденсатора для этого потока пара.
Качественный анализ регенеративного цикла ПТУ указывает на то, что увеличение КПД ПТУ происходит только в том случае, если поток пара, идущий на регенеративный подогрев воды, вырабатывает полезную работу в турбине, при этом давление отбора пара на регенеративный подогреватель имеет оптимальное значение.
предыдущий параграф | содержание | следующий параграф |