Для паротурбинной установки (ПТУ), работающей по обратимому (теоретическому) циклу Ренкина, расчётом определить:
- параметры воды и пара в характерных точках цикла;
- количество тепла, подведённого в цикле;
- количество отведённого тепла в цикле;
- работу, произведённую паром в цикле;
- работу, совершённую в цикле
- термический КПД цикла
- теоретические удельные расходы пара и тепла на выработку электроэнергии.
Расчет выполнить при заданных параметрах острого пара перед турбиной и одинаковом значении давления пара в конденсаторе P2 для четырех случаев:
1) ПТУ работает на сухом насыщенном паре с начальным давлением P1
2) ПТУ работает на перегретом паре с начальными параметрами P1 и t1
3) ПТУ работает на перегретом паре с параметрами P1 и t1, но при этом используется вторичный перегрев пара до температуры tn при давлении Pn
Исходные данные:
| Вариант | Начальные параметры пара | Параметры пара после вторичного перегрева | Конечное давление пара | ||
| давление | температура | давление | температура |  , кПа
| |
 , МПа
|  , °C
|  , МПа
|  , °C
| ||
| 1,7 |
1. ПТУ работает на сухом насыщенном паре с начальным давлением Р1
Принципиальная схема ПТУ:
|
| Схема паровой установки: ПГ - парогенератор ПТ - паровая турбина ЭГ - электро генератор К - конденсатор ПН - питательный насос |
Фазовые Pv-, Ts-, hs- диаграммы дают возможность проследить, как изменяется состояние рабочего тела (воды) и его параметры в цикле Ренкина.
1) Параметры воды и пара в характерных точках цикла:
| Точки цикла | P, бар | t, ° C | h, кДж/кг | V, 
| S, кДж/кг*К | X |
| 303.32 | 0.02048 | 5.678 | ||||
| 0,05 | 32.88 | 1737.1 | 18.6 | 5.678 | 0.66 | |
| 0,05 | 32.88 | 137.83 | 0.0010053 | 0.4761 | ||
| 303.32 | 1570.8 | 0.001611 | 3.623 |
2) Количество тепла, подведённого в цикле; процесс 3 - 4 - 1:
3) Количество отведенного тепла в цикле; процесс 2 - 3:
4)Работа, произведенная паром в цикле:
- Работа, произведенная паром в турбине: 
- Работа, затраченная на привод питательного в насоса: 
- Работа совершенная в цикле: 
5) Термический КПД цикла Ренкина:
6) Теоретический удельный расход пара и тепла на выработку электроэнергии:
- Теоретический удельный расход пара: 
- Теоретический удельный расход тепла: 
- ПТУ работает на перегретом паре с начальными параметрами P1 и t1;
|
| Схема паровой установки: ПГ - парогенератор ПТ - паровая турбина ЭГ - электро генератор К - конденсатор ПН - питательный насос ПП - пароперегреватель |
Фазовые Pv-, Ts-, hs- диаграммы дают возможность проследить, как изменяется состояние рабочего тела (воды) и его параметры в цикле Ренкина.
1) Параметры воды и пара в характерных точках цикла:
| Точки цикла | P, бар | t, ° C | h, кДж/кг | V,
| S, кДж/кг*К | X |
| 3361,9 | 0,03616 | 6.6271 | - | |||
| 0.05 | 32,88 | 2027,9 | 21,99 | 6.6271 | 0,78 | |
| 0.05 | 32,88 | 137,83 | 0,0010053 | 0,4761 | ||
| 303,32 | 1570,8 | 0,001611 | 3,623 | |||
| 303,32 | 0,02048 | 5,678 |
2) Количество тепла, подведённого в цикле; процесс 3 - 4 - 1:
3) Количество отведенного тепла в цикле; процесс 2 - 3:
4)Работа, произведенная паром в цикле:
- Работа, произведенная паром в турбине: 
- Работа, затраченная на привод питательного в насоса:
- Работа совершенная в цикле: 
5) Термический КПД цикла Ренкина:
6) Теоретический удельный расход пара и тепла на выработку электроэнергии:
- Теоретический удельный расход пара: 
- Теоретический удельный расход тепла: 
3. ПТУ работает на перегретом паре с начальными параметрами P1 и t1, но при этом используется вторичный перегрев пара до температуры tn при давлении Pn:
|
| Схема паровой установки: ПГ - парогенератор ПТ - паровая турбина ЭГ - электро генератор К - конденсатор ПН - питательный насос ВПП - вторичный перегрев пара |
Фазовые Pv-, Ts-, hs- диаграммы дают возможность проследить, как изменяется состояние рабочего тела (воды) и его параметры в цикле Ренкина.
1) Параметры воды и пара в характерных точках цикла:
| Точки цикла | P, бар | t, ° C | h, кДж/кг | V,
| S, кДж/кг*К | X |
| 3361,9 | 0,03616 | 6,6271 | - | |||
| a | 204,3 | 0,1167 | 6,6271 | - | ||
| b | 0,23605 | 7,569 | - | |||
| 0,05 | 32,88 | 2318,7 | 25,371 | 7,569 | 0,9 | |
| 0,05 | 32,88 | 137,83 | 0,0010053 | 0,4761 | ||
| 303,32 | 1570,8 | 0,001611 | 3,623 | |||
| 303,32 | 0,02048 | 5,678 |
2) Количество тепла, подведённого в цикле; процесс 3 - 4 - 1:
3) Количество отведенного тепла в цикле; процесс 2 - 3:
4)Работа, произведенная паром в цикле:
- Работа, произведенная паром в турбине: 
- Работа, затраченная на привод питательного в насоса: 
- Работа совершенная в цикле: 
5) Термический КПД цикла Ренкина:
6) Теоретический удельный расход пара и тепла на выработку электроэнергии:
- Теоретический удельный расход пара: 
- Теоретический удельный расход тепла: 
Результаты расчетов:
| Цикл ПТУ | Параметры цикла | |||||
 
| 
| 
|  
|  
|  ,%
| |
| На сухом насыщенном паре | 2605,17 | 1599,27 | 1014,94 | 3,579 | 9323,9 | |
| На перегретом паре | 3224.07 | 1890.07 | 1343.01 | 2.699 | 8701.8 | |
| С вторичным перегревом пара | 2180.87 | 1732.24 | 2.089 | 8151.3 |
Вывод: Проведя расчёты мы получили таблицу параметров ПТУ, рассчитанных при различных способах осуществления цикла Ренкина.
Из данной таблицы видно что ПТУ выдаёт наибольший КПД и имеет меньшее потребление энергии и пара если она работает со вторичным перегревом, что экономически выгоднее. Причём при вторичном перегреве повышается коэффициент сухости пара и уменьшается коррозия лопаток турбины, а значит увеличивается срок работы турбины.