В основе работы тепловой электростанции лежит цикл паротурбинной установки (цикл Ренкина), расчет которого сводится к определению начальных и конечных параметров процессов, составляющих цикл: давления Р, удельного объема 
, температуры Т, энтальпии i, энтропии S и внутренней энергии U [1].
При решении задач, связанных с изменением состояния водяного пара, часть параметров находят по диаграммам TS, iS, другие – расчетным путем с помощью соответствующих формул и данных, взятых из таблиц водяного пара [2].
Во всех случаях важно правильно определить, к какому состоянию пара (перегретому, сухому или влажному) относится параметр. Этот вопрос легко решается с помощью таблиц и диаграмм водяного пара.
Состояние перегретого пара задается его давлением и температурой. Параметры перегретого пара (, i, S) определяются по таблице «Вода и перегретый пар» или более наглядно по i-S- диаграмме водяного пара [1,2].
Состояние сухого насыщенного пара можно определить по давлению, температуре, удельному объему. Параметры сухого и влажного насыщенного пара определяются по таблице «Насыщенный пар и вода на линии насыщения» и по i-S- диаграмме [1,2].
Состояние влажного насыщенного пара определяется его давлением (или температурой) и степенью сухости х.
Таблиц влажного насыщенного пара не существует, поэтому удельный объем , энтальпию i и энтропию S влажного пара определяют по формулам:
,
, (1)
,
где x – степень сухости влажного насыщенного пара;
r – скрытая теплота парообразования.
Значения 
, 
, r, Тн находятся по таблицам «Насыщенный пар и вода на линии насыщения» по заданному давлению [1,2]. В этих таблицах параметры с одним штрихом соответствуют закипающей воде (х = 0), с двумя – сухому насыщенному пару (х = 1).
Степень сухости в конце адиабатного расширения определяется при помощи i-S-диаграммы. Конечное состояние влажного насыщенного пара находится графически как точка пересечения адиабаты (вертикали) с заданной конечной изобарой (давление в конденсаторе Р2). Степень сухости пара х определяется по значению на кривой сухости в точке 2 (рисунок 2).
Рисунок 2 – Графическое определение начальных и конечных
параметров пара в процессе адиабатного расширения в турбине
Энтальпия и энтропия в начальном и в конечном состоянии находится по соответствующим значениям оси ординат i и оси абсцисс S.
Температура пара в конечном состоянии (после расширения в турбине) определяется следующим образом. Если точка 2, характеризующая конечное состояние пара, находится в области перегретого пара, то ее температура определяется по значению изотермы, проходящей через точку 2. Если в конечном состоянии пар влажный, то нужно от точки 2, характеризующей его состояние, подняться по соответствующей изобаре до верхней пограничной кривой. Температура t2 определяется по изотерме, проходящей через найденную точку 3, лежащую на верхней пограничной кривой (рисунок 2).
Перед расчетом следует схематично построить цикл паротурбинной установки в Р 
– и TS-координатах, изобразив предварительно нижнюю и верхнюю пограничные кривые. Для определения параметров характерных точек цикла использовать iS-диаграмму и таблицы водяного пара [2]. Результаты представить в виде таблицы 1.
Таблица 1 – Параметры характерных точек цикла
| Точки | Состояние рабочего тела | Параметры | ||||||
| Р |
| t | Т | i | S | U | ||
| кПа | м3/кг | 0С | К | кДж/кг | кДж/кгК | кДж/кг | ||
Внутренняя энергия U рассчитывается по формуле, кДж/кг:
U = i – Р , (2)
где i – кДж/кг;
Р – кПа;
– м3/кг.
Далее следует определить изменение внутренней энергии, энтальпии, энтропии, а также количество использованного тепла и работу для каждого процесса цикла. При расчете использовать данные таблицы 1 и известные аналитические зависимости [1]:
– для изохорного процесса qυ = ΔU;
– для изобарного процесса qр = Δi; (3)
– для изотермического процесса qt = T·ΔS.
Работа процесса определяется по формуле:
= q – ΔU. (4)
Полученные в расчетах результаты свести в таблицу 2, учитывая знаки (+) и (–).
Таблица 2 – Основные характеристики процессов цикла
| Процессы | ΔU | Δi | ΔS | q |
|
| кДж/кг | кДж/кг | кДж/кгК | кДж/кг | кДж/кг | |
| 1-2 | |||||
| 2-3 | |||||
| 3-4 | |||||
| 4-5 | |||||
| 5-6 | |||||
| 6-1 | |||||
| Сумма | |||||
| Примечание – Проверка: суммарное изменение Δ U, Δi, ΔS в цикле должно быть равным нулю. |
Для заданного цикла полезное тепло определяется следующим образом:
qц = qподв – qотв, (5)
где qподв – подведенное тепло (сумма q со знаком + из таблицы 2), кДж/кг;
qотв – отведенное тепло (сумма q со знаком – из таблицы 2), кДж/кг.
Полезная работа цикла:
= расш – сж, (6)
где расш – работа расширения пара (сумма со знаком +), кДж/кг;
сж – работа, затраченная на сжатие пара (сумма со знаком –), кДж/кг.
Термический КПД цикла:
(7)
Проверкой правильности заполнения таблицы 2 должно быть равенство:
qц = ц.