วิธีการเพิ่มประสิทธิภาพ โรงไฟฟ้าพลังไอน้ำ โรงไฟฟ้าพลังไอน้ำ

ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น การติดตั้งเครื่องปฏิกรณ์สามารถแสดงเป็นเครื่องยนต์ความร้อนซึ่งมีการดำเนินการวัฏจักรทางอุณหพลศาสตร์บางอย่าง

วัฏจักรทางทฤษฎีของโรงไฟฟ้าพลังไอน้ำสมัยใหม่คือวัฏจักรแรงคิน

ส่วนผสมของไอน้ำ-น้ำที่เกิดขึ้นจากการถ่ายโอนพลังงานความร้อนไปยังน้ำในแกนกลางจะเข้าสู่เครื่องแยกแบบดรัม ซึ่งเกิดการแยกไอน้ำและน้ำ ไอน้ำจะถูกส่งไปยังกังหันไอน้ำ ซึ่งจะขยายตัวแบบอะเดียแบติกและทำงานได้ จากกังหันไอน้ำไอเสียจะถูกส่งไปยังคอนเดนเซอร์ ที่นั่นความร้อนจะถูกถ่ายโอนไปยังน้ำหล่อเย็นที่ไหลผ่านคอนเดนเซอร์ ส่งผลให้ไอน้ำควบแน่นสนิท คอนเดนเสทที่เกิดขึ้นจะถูกดูดอย่างต่อเนื่องจากคอนเดนเซอร์ด้วยปั๊ม จากนั้นบีบอัดและส่งกลับไปยังถังแยก

ตัวเก็บประจุมีบทบาทสองประการในการติดตั้ง

ประการแรก มีพื้นที่ไอน้ำและน้ำ คั่นด้วยพื้นผิวซึ่งมีการแลกเปลี่ยนความร้อนเกิดขึ้นระหว่างไอน้ำไอเสียและน้ำหล่อเย็น ดังนั้นคอนเดนเสทไอน้ำจึงสามารถใช้เป็นน้ำในอุดมคติที่ไม่มีเกลือละลายได้

ประการที่สองในคอนเดนเซอร์เนื่องจากปริมาตรไอน้ำเฉพาะลดลงอย่างรวดเร็วเมื่อกลายเป็นสถานะของเหลวหยดสูญญากาศจึงเกิดขึ้นซึ่งได้รับการบำรุงรักษาตลอดระยะเวลาการทำงานทั้งหมดของการติดตั้งช่วยให้ไอน้ำขยายตัวได้ ในกังหันโดยบรรยากาศอื่น (Pk 0.04-0.06 bar ) และทำงานเพิ่มเติมด้วยเหตุนี้

วงจรแรงคินในแผนภาพ T-S

เส้นสีน้ำเงินเข้า. แผนภาพ T-Sน้ำกำลังแยกตัว ที่เอนโทรปีและอุณหภูมิซึ่งสอดคล้องกับจุดที่วางอยู่บนแผนภาพเหนือเส้นนี้ มีเพียงไอน้ำเท่านั้นที่อยู่ด้านล่างส่วนผสมของไอน้ำ-น้ำ

ไอน้ำเปียกในคอนเดนเซอร์จะถูกควบแน่นอย่างสมบูรณ์ตาม isobar p2=const (จุดที่ 3) จากนั้นน้ำจะถูกบีบอัดด้วยปั๊มจากแรงดัน P2 ถึงแรงดัน P1 กระบวนการอะเดียแบติกนี้จะแสดงไว้ในแผนภาพ T-S โดยส่วนแนวตั้ง 3-5

ความยาวของส่วนที่ 3-5 ในแผนภาพ T-S มีขนาดเล็กมาก เนื่องจากในบริเวณของเหลว ไอโซบาร์ (เส้นความดันคงที่) ในแผนภาพ T-S จะอยู่ใกล้กันมาก ด้วยเหตุนี้ ด้วยการบีบอัดน้ำแบบไอโซโทรปิก (ที่เอนโทรปีคงที่) อุณหภูมิของน้ำจึงเพิ่มขึ้นน้อยกว่า 2-3 °C และสามารถพิจารณาได้ด้วยการประมาณในระดับที่ดีว่าในบริเวณของเหลวนั้นไอโซบาร์ของน้ำแทบจะตรงกัน มีเส้นโค้งขอบซ้าย (เส้นสีน้ำเงิน) ดังนั้น บ่อยครั้งเมื่อพรรณนาวัฏจักร Rankine ในแผนภาพ T-S ไอโซบาร์ในบริเวณของเหลวจึงถูกพรรณนาว่าเป็นการรวมเข้ากับเส้นโค้งขอบเขตด้านซ้าย ค่าเล็กน้อยของส่วนอะเดียแบติก 3-5 บ่งชี้ งานเล็กๆใช้เวลาโดยปั๊มในการอัดน้ำ งานอัดจำนวนเล็กน้อยเมื่อเปรียบเทียบกับปริมาณงานที่เกิดจากไอน้ำในระหว่างกระบวนการขยาย 1-2 ถือเป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญของวงจรแรงคิน

จากปั๊ม น้ำภายใต้แรงดัน P2 จะเข้าสู่ถังแยก จากนั้นเข้าไปในเครื่องปฏิกรณ์ โดยที่ความร้อนจะถูกส่งไปยังเครื่องในลักษณะไอโซบาริก (กระบวนการ 5-4 P1=const) ขั้นแรก น้ำในเครื่องปฏิกรณ์จะถูกทำให้ร้อนจนเดือด (ส่วนที่ 5-4 ไอโซบาร์ P1=const) จากนั้นเมื่อถึงจุดเดือด กระบวนการกลายเป็นไอจะเกิดขึ้น (ส่วนที่ 4-3 ไอโซบาร์ P2=const) ส่วนผสมของไอน้ำและน้ำจะเข้าสู่ถังแยก ซึ่งน้ำและไอน้ำจะถูกแยกออกจากกัน ไอน้ำอิ่มตัวจากถังแยกจะเข้าสู่กังหัน กระบวนการขยายตัวในกังหันแสดงโดยอะเดียแบติก 1-2 (กระบวนการนี้อ้างอิงถึงวัฏจักร Rankine แบบคลาสสิก ในการติดตั้งจริง กระบวนการขยายไอน้ำในกังหันค่อนข้างแตกต่างจากแบบคลาสสิก) ไอน้ำเปียกที่ใช้ไปจะเข้าสู่คอนเดนเซอร์และปิดวงจร

ในแง่ของประสิทธิภาพเชิงความร้อน วงจรแรงคินจะให้ผลกำไรน้อยกว่าวงจรการ์โนต์ที่แสดงด้านบน เนื่องจากระดับของวงจรการเติม (รวมถึงอุณหภูมิการจ่ายความร้อนเฉลี่ย) สำหรับวงจรแรงคินจะน้อยกว่าในกรณีของวงจรคาร์โนต์ อย่างไรก็ตาม เมื่อคำนึงถึงเงื่อนไขการใช้งานจริง ประสิทธิภาพของวงจร Rankine จะสูงกว่าประสิทธิภาพของวงจร Carnot ที่สอดคล้องกันในไอน้ำเปียก

เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพเชิงความร้อน วงจรแรงคิน หรือที่เรียกว่าระบบทำความร้อนยวดยิ่งด้วยไอน้ำมักถูกนำมาใช้ องค์ประกอบพิเศษการติดตั้ง - เครื่องทำความร้อนแบบไอน้ำยิ่งยวดซึ่งไอน้ำถูกให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิเกินอุณหภูมิอิ่มตัวที่ความดันที่กำหนด P1 ในกรณีนี้ อุณหภูมิอินพุตความร้อนเฉลี่ยจะเพิ่มขึ้นเมื่อเปรียบเทียบกับอุณหภูมิความร้อนอินพุตในวงจรโดยไม่มีความร้อนสูงเกินไป และด้วยเหตุนี้ ประสิทธิภาพเชิงความร้อน วงจรเพิ่มขึ้น วงจร Rankine ที่มีไอน้ำร้อนยวดยิ่งเป็นวงจรหลักของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่ใช้ในวิศวกรรมพลังงานความร้อนสมัยใหม่

เนื่องจากในปัจจุบันไม่มีโรงไฟฟ้าอุตสาหกรรมที่มีระบบความร้อนยวดยิ่งด้วยไอน้ำนิวเคลียร์ (ระบบทำความร้อนด้วยไอน้ำยวดยิ่งในแกนกลางของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์โดยตรง) จากนั้นสำหรับวงจรเดียว เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ BWR และ RBMK ใช้วงจรที่มีไอน้ำร้อนยวดยิ่งระดับกลาง

แผนภาพ T-S ของวัฏจักรที่มีไอน้ำร้อนยวดยิ่งระดับกลาง

สำหรับ เพิ่มประสิทธิภาพในวงจรที่มีไอน้ำร้อนยวดยิ่งกลางจะใช้กังหันสองขั้นตอนซึ่งประกอบด้วยกระบอกสูบ ความดันสูงและกระบอกสูบหลายอัน (4 สำหรับ RBMK) ความดันต่ำ. ไอน้ำจากดรัมแยกจะถูกส่งไปยังกระบอกแรงดันสูง (HPC) และไอน้ำส่วนหนึ่งจะถูกนำไปใช้เพื่อให้ความร้อนยวดยิ่ง เมื่อกระบวนการในแผนภาพ 1-6 ขยายตัวในกระบอกแรงดันสูง ไอน้ำจะทำงาน หลังจาก HPC ไอน้ำจะถูกส่งไปยังเครื่องทำความร้อนยิ่งยวด โดยที่ไอน้ำที่เลือกไว้ตอนเริ่มต้นเย็นลง โดยที่ไอน้ำจะถูกทำให้แห้งและให้ความร้อนที่อุณหภูมิสูงขึ้น (แต่ที่ความดันต่ำกว่า ดำเนินการ 6-7 นิ้ว แผนภาพ) และเข้าสู่กระบอกสูบแรงดันต่ำของกังหัน (LPC) ใน LPC ไอน้ำจะขยายตัวและทำงานอีกครั้ง (กระบวนการ 7-2 ในแผนภาพ) และเข้าสู่คอนเดนเซอร์ กระบวนการที่เหลือสอดคล้องกับกระบวนการในวงจร Rankine ที่กล่าวถึงข้างต้น

วงจรการปฏิรูป

ค่าประสิทธิภาพที่ต่ำของวงจร Rankine เมื่อเปรียบเทียบกับวงจร Carnot นั้นเกิดจากข้อเท็จจริงที่ว่า จำนวนมากพลังงานความร้อนระหว่างการควบแน่นของไอน้ำจะถูกถ่ายโอนไปยังน้ำหล่อเย็นในคอนเดนเซอร์ เพื่อลดการสูญเสีย ไอน้ำส่วนหนึ่งจากกังหันจะถูกเลือกและส่งไปยังเครื่องทำความร้อนแบบรีเจนเนอเรชั่น ซึ่งพลังงานความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างการควบแน่นของไอน้ำที่เลือกจะถูกนำมาใช้เพื่อให้ความร้อนแก่น้ำที่ได้รับหลังจากการควบแน่นของการไหลของไอน้ำหลัก

ในวงจรกำลังไอน้ำจริง การสร้างใหม่จะดำเนินการโดยใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบสร้างใหม่ พื้นผิวหรือแบบผสม ซึ่งแต่ละขั้นตอนจะได้รับไอน้ำจากขั้นตอนกลางของกังหัน (ที่เรียกว่าการคัดเลือกแบบสร้างใหม่) ไอน้ำจะควบแน่นในตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบหมุนเวียน ซึ่งจะทำให้น้ำป้อนที่เข้าสู่เครื่องปฏิกรณ์ร้อนขึ้น คอนเดนเสทไอน้ำร้อนจะถูกผสมกับการไหลของน้ำป้อนหลัก

สมดุลพลังงานของโรงไฟฟ้าพลังไอน้ำกับกังหันแสดงไว้ในรูปที่ 1 519 พระองค์ทรงเป็นแบบอย่าง; ประสิทธิภาพของโรงไฟฟ้าพลังไอน้ำอาจสูงขึ้นอีก (สูงถึง 27%) การสูญเสียพลังงานที่เกิดขึ้นระหว่างการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังไอน้ำสามารถแบ่งได้เป็นสองส่วน การสูญเสียส่วนหนึ่งเกิดจากการออกแบบที่ไม่สมบูรณ์ และสามารถลดลงได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนอุณหภูมิในหม้อไอน้ำและคอนเดนเซอร์ ตัวอย่างเช่น การจัดฉนวนกันความร้อนของหม้อไอน้ำขั้นสูงขึ้น ก็สามารถลดการสูญเสียความร้อนในห้องหม้อไอน้ำได้ ส่วนที่สองที่ใหญ่กว่ามาก - การสูญเสียความร้อนที่ถ่ายโอนไปยังน้ำหล่อเย็นคอนเดนเซอร์กลายเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้โดยสิ้นเชิงที่อุณหภูมิที่กำหนดในหม้อไอน้ำและคอนเดนเซอร์ เราได้ระบุไว้แล้ว (§ 314) ว่าเงื่อนไขในการทำงานของเครื่องยนต์ความร้อนไม่เพียงได้รับความร้อนจากเครื่องทำความร้อนจำนวนหนึ่งเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการถ่ายโอนความร้อนบางส่วนไปยังตู้เย็นด้วย

ประสบการณ์ทางวิทยาศาสตร์และเทคนิคที่กว้างขวางในการออกแบบเครื่องยนต์ความร้อนและเชิงลึก การวิจัยเชิงทฤษฎีเกี่ยวกับสภาพการทำงานของเครื่องยนต์ความร้อน พบว่าประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ความร้อนขึ้นอยู่กับความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างเครื่องทำความร้อนและตู้เย็น ยิ่งความแตกต่างนี้มากเท่าใด ประสิทธิภาพของโรงไฟฟ้าพลังไอน้ำก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น (แน่นอนว่า โดยมีเงื่อนไขว่าความไม่สมบูรณ์ทางเทคนิคทั้งหมดในการออกแบบที่กล่าวมาข้างต้นจะถูกกำจัดออกไป) แต่หากความแตกต่างนี้มีขนาดเล็ก แม้แต่เครื่องจักรที่ล้ำหน้าทางเทคนิคที่สุดก็ไม่สามารถให้ประสิทธิภาพที่มีนัยสำคัญได้ การคำนวณทางทฤษฎีแสดงให้เห็นว่าหากอุณหภูมิทางอุณหพลศาสตร์ของเครื่องทำความร้อนเท่ากับ และตู้เย็นเท่ากับ และ ประสิทธิภาพจะต้องไม่มากกว่า

ข้าว. 519. สมดุลพลังงานโดยประมาณของโรงไฟฟ้าพลังไอน้ำกับกังหัน

ตัวอย่างเช่น ในเครื่องจักรไอน้ำ ไอน้ำซึ่งมีอุณหภูมิ 100 (หรือ 373) ในหม้อต้ม และ 25 (หรือ 298) ในตู้เย็น ประสิทธิภาพไม่สามารถมากไปกว่านี้ได้ เช่น 20% (ในทางปฏิบัติ เนื่องจากความไม่สมบูรณ์ของอุปกรณ์ ประสิทธิภาพของการติดตั้งดังกล่าวจะลดลงอย่างมาก) ดังนั้นเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ความร้อนจึงจำเป็นต้องเคลื่อนย้ายไปยังอุณหภูมิที่สูงขึ้นในหม้อไอน้ำและดังนั้นจึงต้องใช้แรงดันไอน้ำที่สูงขึ้น ต่างจากสถานีก่อนหน้านี้ซึ่งทำงานที่ความดัน 12-15 atm (ซึ่งสอดคล้องกับอุณหภูมิไอน้ำ 200) โรงไฟฟ้าพลังไอน้ำสมัยใหม่เริ่มติดตั้งหม้อไอน้ำขนาด 130 atm ขึ้นไป (อุณหภูมิประมาณ 500)

แทนที่จะเพิ่มอุณหภูมิในหม้อต้มน้ำ ก็เป็นไปได้ที่จะลดอุณหภูมิในคอนเดนเซอร์ลงได้ อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้กลับกลายเป็นว่าเป็นไปไม่ได้เลย ที่ความดันต่ำมาก ความหนาแน่นของไอน้ำจะมีน้อยมาก และด้วยไอน้ำปริมาณมากที่ส่งผ่านต่อวินาทีโดยกังหันที่ทรงพลัง ปริมาตรของกังหันและคอนเดนเซอร์จะต้องมีขนาดใหญ่มาก

นอกจากการเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ความร้อนแล้ว คุณยังสามารถใช้เส้นทางของการใช้ "ของเสียความร้อน" เช่น ความร้อนที่ถูกกำจัดออกไปโดยการระบายความร้อนด้วยน้ำที่คอนเดนเซอร์

ข้าว. 520. สมดุลพลังงานโดยประมาณของโรงไฟฟ้าพลังความร้อน

แทนที่จะปล่อยน้ำร้อนคอนเดนเซอร์ลงในแม่น้ำหรือทะเลสาบ สามารถนำน้ำร้อนผ่านท่อทำความร้อนน้ำร้อนโดยตรง หรือใช้เพื่อวัตถุประสงค์ทางอุตสาหกรรมในอุตสาหกรรมเคมีหรือสิ่งทอ นอกจากนี้ยังสามารถขยายไอน้ำในกังหันให้มีแรงดันเพียง 5-6 atm เท่านั้น ในเวลาเดียวกัน ไอร้อนมากจะออกมาจากกังหัน ซึ่งสามารถใช้เพื่อวัตถุประสงค์ทางอุตสาหกรรมหลายประการ

สถานีที่ใช้ความร้อนเหลือทิ้งจะจ่ายพลังงานให้กับผู้บริโภคไม่เพียงแต่พลังงานไฟฟ้าที่ได้รับจากงานเครื่องกลเท่านั้น แต่ยังให้ความร้อนอีกด้วย เรียกว่าโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วม (CHP) สมดุลพลังงานโดยประมาณของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนจะแสดงในรูปที่ 1 520.

โรงไฟฟ้าพลังไอน้ำ(PSU) เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ซับซ้อนซึ่งใช้ไอน้ำเป็นสารทำงาน รู้จักวงจร PSU ต่างๆ รวมถึงวงจร Carnot ซึ่งดังแสดงใน Chap 4 คือประสิทธิภาพเชิงความร้อนสูงสุดของรอบที่เป็นไปได้ทั้งหมดในช่วงอุณหภูมิที่กำหนด ข้อดีของไอน้ำก็คือในระหว่างกระบวนการกลายเป็นไอ ความร้อนสามารถถูกส่งไปยังไอโซเทอร์มและความร้อนจะถูกกำจัดออกไปตามไอโซเทอร์มระหว่างการควบแน่น หากกระบวนการจ่ายความร้อนไม่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนเฟส ในทางเทคนิคแล้วเป็นเรื่องยากมากที่จะดำเนินการอย่างเคร่งครัดที่อุณหภูมิคงที่ อาจเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ว่าในทางเทคนิคแล้ว วัฏจักรคาร์โนต์จะเกิดขึ้นได้ในบริเวณที่มีไอน้ำเปียกเท่านั้น

ในการทำเช่นนี้ควรส่งของเหลวซึ่งอยู่ในสถานะอิ่มตัว (เล่ม 7 รูปที่ 8.1) ไปยังเครื่องกำเนิดไอน้ำซึ่งความร้อนจะถูกส่งไปยังของเหลวเช่นจากผลิตภัณฑ์การเผาไหม้ของเชื้อเพลิงอินทรีย์ หรือปล่อยออกมาระหว่างปฏิกิริยานิวเคลียร์ ในบริเวณที่มีไอน้ำเปียก ไอโซเทอร์มและไอโซบาร์จะตรงกัน ดังนั้นกระบวนการเดือดไอโซบาริกในเครื่องกำเนิดไอน้ำจึงเกิดขึ้นที่อุณหภูมิคงที่เช่นกัน จากเครื่องกำเนิดไอน้ำ ไอน้ำอิ่มตัวแบบแห้ง (เช่น 2) ส่งไปเพื่อขยายอะเดียแบติกไปยังแรงดันคอนเดนเซอร์

ข้าว. 8.1.

(ท. 3 ) ในเครื่องจักรไอน้ำ - เครื่องยนต์ไอน้ำแบบลูกสูบหรือกังหันไอน้ำ ในคอนเดนเซอร์ ความร้อนจะถูกกำจัดออกจากไอน้ำเสียที่ความดันคงที่และอุณหภูมิคงที่ และไอน้ำจะควบแน่นแต่ไม่ทั้งหมด (เช่น 4) ตัวเก็บประจุ -นี้ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนซึ่งสิ่งที่เรียกว่าน้ำหมุนเวียนจะเคลื่อนที่ผ่านท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดเล็กจำนวนมาก เพื่อขจัดความร้อนที่เกิดจากไอน้ำระหว่างการควบแน่นที่พื้นผิวด้านนอกของท่อ ไอเปียกหลังจากที่คอนเดนเซอร์เข้าสู่ลูกสูบไอน้ำหรือใบพัดคอมเพรสเซอร์และถูกบีบอัดแบบอะเดียแบติกจนถึงสถานะของน้ำอิ่มตัวรวมถึง 1.

ประสิทธิภาพเชิงความร้อนของวัฏจักรการ์โนต์ในบริเวณไอน้ำเปียก

ประสิทธิภาพนี้เป็นค่าสูงสุดที่เป็นไปได้สำหรับรอบการทำงานใดๆ ที่ดำเนินการในช่วงอุณหภูมิ ที (_2และ ก 3_4

น่าเสียดายที่ไม่สามารถลดอัตราส่วนได้ตามอำเภอใจ

วิธีเพิ่มประสิทธิภาพ สำหรับไอน้ำขีดจำกัดตามธรรมชาติสำหรับ ที (_2เป็น ที ซีอาร์ = 647 K และสำหรับอุณหภูมิการควบแน่นขีด จำกัด ล่างคืออุณหภูมิของสภาพแวดล้อมที่ต้องกำจัดความร้อน - G 3 _ 4 > 300 K ดังนั้น

ประสิทธิภาพประสิทธิผลที่แท้จริงของวงจรที่กำลังพิจารณาจะน้อยลงอย่างมาก เนื่องจากการขยายตัวและโดยเฉพาะอย่างยิ่งการบีบอัดไอน้ำเปียกจะมาพร้อมกับ การสูญเสียครั้งใหญ่พลังงาน. ยิ่งไปกว่านั้น เครื่องอัดอะเดียแบติกของไอน้ำเปียกซึ่งจะต้องทำงานเป็นคอมเพรสเซอร์ก่อน อัดไอน้ำที่มีระดับความแห้งค่อนข้างสูง แล้วจึงมาเป็นปั๊มด้วย การออกแบบที่ซับซ้อนและไม่สามารถเชื่อถือได้และราคาถูก

ควรสังเกตว่าการใช้อุณหภูมิ 7\_ 2 ใกล้เคียงกับ ต kr ส่งผลให้งานที่เป็นประโยชน์ที่เกิดจากไอน้ำ 1 กิโลกรัมในหนึ่งรอบลดลง เพื่อยืนยันสิ่งนี้ ก็เพียงพอที่จะเปรียบเทียบพื้นที่ต่างๆ 1-2-3-4i G-2"-3"-4"ในรูป 8.1.

ข้อเสียที่ระบุไว้ของวัฏจักรคาร์โนต์นั้นมีอยู่ตามธรรมชาติและขัดขวางการใช้งานจริง ในเวลาเดียวกัน การปรับปรุงเล็กน้อยในวงจรที่พิจารณาซึ่งเสนอโดย William John McQuarne Rankine (1820-1872) ทำให้กลายเป็นวงจรที่มากกว่า 80% ของไฟฟ้าทั้งหมดที่ผลิตบนโลกถูกสร้างขึ้นที่โรงไฟฟ้าพลังความร้อนและนิวเคลียร์

อุณหพลศาสตร์ทางเทคนิค

1. การผลิตความร้อนและไฟฟ้าแบบผสมผสานเป็นวิธีที่เป็นระบบในการเพิ่มประสิทธิภาพการติดตั้งเครื่องกำเนิดไฟฟ้า แผนภาพที่ง่ายที่สุดของกังหันไอน้ำรวมโรงไฟฟ้าพลังความร้อนและพลังงาน ลักษณะพลังงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อน

2. การผลิตความร้อนและไฟฟ้าแบบผสมผสานเป็นวิธีที่เป็นระบบในการเพิ่มประสิทธิภาพการติดตั้งเครื่องกำเนิดไฟฟ้า รูปแบบที่ง่ายที่สุดของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วมโดยใช้เครื่องยนต์สันดาปภายในแบบแก๊ส ลักษณะพลังงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อน

3. โรงไฟฟ้าพลังไอน้ำ (SPS): การให้ความร้อนยวดยิ่งระดับกลางของไอน้ำ เหตุผลในการใช้งาน แผนภาพ วงจรทางทฤษฎีและวงจรจริง ประสิทธิภาพและกำลังของ SPS

4. โรงไฟฟ้าพลังไอน้ำ (SPU): แผนการฟื้นฟูด้วยการสกัด วงจรการสร้างใหม่ในรูปแบบ Ts-, hs-diagram ประสิทธิภาพของวงจรการสร้างใหม่ การใช้ความร้อนจากความร้อนยวดยิ่งของไอน้ำสกัดและความร้อนจากการทำความเย็นต่ำกว่าของคอนเดนเสทในเครื่องทำความร้อนแบบหมุนเวียน

5. อุณหพลศาสตร์ของการไหล: ความเร็วลักษณะเฉพาะและพารามิเตอร์ของการไหลของอะเดียแบติก ความเร็วของเสียง, สมการลาปลาซ ความเร็วสูงสุดและความเร็ววิกฤต ตัวเลขไร้มิติพื้นฐาน เงื่อนไขสำหรับการเปลี่ยนแปลงของความเร็วการไหลผ่านความเร็วของเสียง หลักการกลับตัวของอิทธิพลภายนอก

6. อุณหพลศาสตร์การไหล: พารามิเตอร์แบบคงที่และการเบรก ความสัมพันธ์ระหว่างพารามิเตอร์คงที่และพารามิเตอร์การเบรก

7. อุณหพลศาสตร์ของการไหล: การไหลของก๊าซและไอระเหยออกจากหัวฉีด

8. กระบวนการพื้นฐานที่ใช้ก๊าซจริงโดยใช้ไอน้ำเป็นตัวอย่าง และการคำนวณโดยใช้ตารางและไดอะแกรม: กระบวนการไอโซบาริก (คอนเดนเซอร์ เครื่องทำความเย็นคอนเดนเสท เครื่องทำความเย็นแบบร้อนยวดยิ่ง)

9. กระบวนการพื้นฐานกับก๊าซจริงโดยใช้ไอน้ำเป็นตัวอย่าง และการคำนวณโดยใช้ตารางและไดอะแกรม: กระบวนการไอโซบาริก (เครื่องระเหย, เครื่องทำความร้อนยิ่งยวด, เครื่องประหยัด)

10. กระบวนการพื้นฐานกับก๊าซจริงโดยใช้ไอน้ำเป็นตัวอย่าง และการคำนวณโดยใช้ตารางและไดอะแกรม: กระบวนการอะเดียแบติก (กังหันและส่วนขยาย ปั๊ม พัดลม)

11. อากาศชื้น: แนวคิดพื้นฐานและลักษณะเฉพาะ อากาศชื้น. การพึ่งพาที่คำนวณได้สำหรับค่าคงที่ของก๊าซ มวลโมลาร์ปรากฏ ความหนาแน่น ความจุความร้อน เอนทัลปีของอากาศชื้น

12. อากาศชื้น. แผนภาพ HD ของอากาศชื้น กระบวนการพื้นฐานของอากาศชื้น

13.สารจริง สภาพวิกฤติ แผนภาพเฟสของสถานะ: рv-, Ts-, hs- คุณสมบัติทางอุณหพลศาสตร์ของน้ำ ตารางอุณหพลศาสตร์ แผนภาพ และสมการสถานะของน้ำ

14. สภาวะสมดุลและเสถียรภาพของระบบเทอร์โมไดนามิกส์: ข้อกำหนดทั่วไปความสมดุลที่เสถียรของระบบเฟสเดียว ความสมดุลของระบบสองเฟสที่มีส่วนต่อประสานเฟสแบนและเฟสโค้ง

15. สภาวะสมดุลและเสถียรภาพของระบบเทอร์โมไดนามิกส์: สมดุลของระบบสามเฟส กฎเฟสกิ๊บส์ การเปลี่ยนเฟสของลำดับที่ 1 สมการคลาเปรอง-คลอเซียส แผนภาพเฟสของรัฐ

16. แผนภาพเฟสของสถานะ pT แผนภาพเฟสของสถานะ: рv-, Ts-, hs-

17. จีทียู. ข้อมูลทั่วไป. วงจรในอุดมคติ หน่วยกังหันก๊าซที่ง่ายที่สุดด้วยแหล่งจ่ายความร้อนแบบไอโซบาริก

18. จีทียู. ข้อมูลทั่วไป. วงจรในอุดมคติของหน่วยกังหันก๊าซที่ง่ายที่สุดที่มีการจ่ายความร้อนแบบไอโซคอริก

19. จีทียู. ข้อมูลทั่วไป. วงจรของหน่วยกังหันก๊าซที่ง่ายที่สุดที่มีการจ่ายความร้อนแบบไอโซบาริกและกระบวนการบีบอัดและการขยายตัวของของไหลทำงานที่ไม่สามารถย้อนกลับได้

20.จีทียู. ข้อมูลทั่วไป. การสร้างใหม่ในหน่วยกังหันก๊าซ

21. เครื่องยนต์ที่มีของไหลทำงานเป็นแก๊ส ข้อมูลทั่วไป. เครื่องยนต์สันดาปภายในแบบลูกสูบและรอบทางกล วงจร Otto ในอุดมคติ: (ข้อมูลเริ่มต้น การคำนวณจุดคุณลักษณะ ความร้อนอินพุตและเอาต์พุตของวงจร การทำงานของวงจร ประสิทธิภาพเชิงความร้อน ความดันตัวบ่งชี้โดยเฉลี่ย)

22. เครื่องยนต์ที่มีสารทำงานเป็นแก๊ส ข้อมูลทั่วไป. เครื่องยนต์สันดาปภายในแบบลูกสูบและรอบทางกล วงจรดีเซลในอุดมคติ: (ข้อมูลเริ่มต้น การคำนวณจุดคุณลักษณะ ความร้อนอินพุตและเอาต์พุตของวงจร การทำงานของวงจร ประสิทธิภาพเชิงความร้อน ความดันตัวบ่งชี้โดยเฉลี่ย)

23. เครื่องยนต์ที่มีสารทำงานเป็นแก๊ส ข้อมูลทั่วไป. วงจร Trinkler ในอุดมคติ: (ข้อมูลเริ่มต้น การคำนวณจุดคุณลักษณะ ความร้อนอินพุตและเอาต์พุตของวงจร การทำงานของวงจร ประสิทธิภาพเชิงความร้อน ความดันตัวบ่งชี้โดยเฉลี่ย)

24. คอมเพรสเซอร์ ข้อมูลทั่วไป. แผนภาพแสดงการทำงานของคอมเพรสเซอร์จริง คอมเพรสเซอร์แบบขั้นตอนเดียวในอุดมคติ การทำงานของคอมเพรสเซอร์ อิทธิพลของลักษณะของกระบวนการที่มีต่อการทำงานของคอมเพรสเซอร์

25. คอมเพรสเซอร์ ข้อมูลทั่วไป. การบีบอัดแบบย้อนกลับไม่ได้ในคอมเพรสเซอร์ ประสิทธิภาพอะเดียแบติกและไอโซเทอร์มอลของคอมเพรสเซอร์ อิทธิพลของพื้นที่ที่เป็นอันตรายต่อการทำงานของคอมเพรสเซอร์ ประสิทธิภาพเชิงปริมาตรของคอมเพรสเซอร์

26. คอมเพรสเซอร์ ข้อมูลทั่วไป. คอมเพรสเซอร์แบบหลายขั้นตอน เหตุผลในการใช้งาน แผนภาพ แผนภาพกระบวนการ การกระจายแรงดันตลอดขั้นตอนการบีบอัด ความร้อนที่ระบายออกในตัวแลกเปลี่ยนความร้อนระดับกลาง

27. กระบวนการทางอุณหพลศาสตร์ของก๊าซในอุดมคติ ระเบียบวิธีในการศึกษากระบวนการพื้นฐาน กลุ่มกระบวนการใน pv- และ Ts-diagrams อุณหภูมิเฉลี่ยรวมของการจ่ายความร้อนในกระบวนการ

28. อุณหพลศาสตร์ของก๊าซในอุดมคติ ส่วนผสมของก๊าซในอุดมคติ บทบัญญัติทั่วไป. กฎของดาลตัน วิธีการระบุสารผสม ค่าคงที่ของแก๊ส มวลโมลาร์ปรากฏ ความหนาแน่น ความจุความร้อน พลังงานภายใน เอนทาลปี เอนโทรปี ส่วนผสมของก๊าซ. เอนโทรปีของการผสม

29. กฎข้อแรกของอุณหพลศาสตร์ ประเภทของพลังงาน ความร้อนและงานเป็นรูปแบบหนึ่งของการถ่ายโอนพลังงาน ความสมดุลของพลังงานและความร้อน ระบบทางเทคนิค. แน่นอนและ ลักษณะสัมพันธ์ระบบทางเทคนิคตามสมการสมดุลของกฎข้อที่ 1

30. กฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ สูตรและความสัมพันธ์ระหว่างกัน ความหมายของแนวคิดเรื่องการพลิกกลับได้ การกลับไม่ได้ทั้งภายนอกและภายใน เอนโทรปี การเปลี่ยนแปลงเอนโทรปีในกระบวนการที่ย้อนกลับได้และไม่สามารถย้อนกลับได้ การแสดงออกเชิงวิเคราะห์ของกฎข้อที่ 2 ของอุณหพลศาสตร์ สมการรวม (เอกลักษณ์) ของอุณหพลศาสตร์สำหรับ ระบบปิด

การผลิตไฟฟ้าและความร้อนร่วมเป็นวิธีที่เป็นระบบในการเพิ่มประสิทธิภาพการติดตั้งเครื่องกำเนิดไฟฟ้า แผนภาพที่ง่ายที่สุดของกังหันไอน้ำรวมโรงไฟฟ้าพลังความร้อนและพลังงาน ลักษณะพลังงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อน

การผลิตพลังงานความร้อนและไฟฟ้ารวมกันเรียกว่าการทำความร้อนแบบเขต หากเราคำนึงว่าการใช้พลังงานความร้อนของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนนั้นล่าช้าอย่างมากเมื่อเวลาผ่านไป การใช้งานหม้อต้มน้ำขนาดใหญ่แบบเขตขนาดใหญ่ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาจะกลายเป็นที่เข้าใจได้

โรงงาน CHP ซึ่งสร้างขึ้นภายในเมืองใหญ่หรือพื้นที่อุตสาหกรรม มีจุดประสงค์เพื่อการผลิตพลังงานความร้อนและไฟฟ้าแบบผสมผสาน

ในการผลิตพลังงานความร้อนและไฟฟ้าแบบรวมซึ่งเป็นคุณสมบัติหลักของการทำความร้อนแบบเขตความร้อนจะใช้ความร้อนที่ปล่อยออกมาในเครื่องทำความร้อนระหว่างการควบแน่นของไอน้ำซึ่งก่อนหน้านี้ผ่านกังหัน ความร้อนในโรงไฟฟ้าควบแน่นดังที่ระบุไว้แล้ว จะหายไปด้วยน้ำหล่อเย็น

ด้วยการผสมผสานการผลิตพลังงานความร้อนและไฟฟ้าเข้าด้วยกันไอน้ำจึงถูกส่งไปยังผู้บริโภคจาก (การเลือกระดับกลาง จากไอน้ำสด 1 กิโลกรัมผู้บริโภคจะได้รับความร้อนในปริมาณ (/ - fk shd) kcal / kg โดยที่ / k คือ ปริมาณความร้อนของไอน้ำที่ทางออกจากหม้อไอน้ำที่ไม่มีแรงดันและ / คอนเดนเสทที่ส่งคืนจากผู้บริโภค จากไอน้ำ 1 กิโลกรัมจากการสกัดกังหันผู้บริโภคจะได้รับ (/ otb - / k.

การสร้างพลังงานความร้อนและไฟฟ้าแบบผสมผสานมีข้อได้เปรียบที่สำคัญ ในกรณีที่นอกจากผู้ใช้ไฟฟ้าแล้ว ยังมีผู้ใช้พลังงานความร้อน (เพื่อให้ความร้อนเพื่อวัตถุประสงค์ทางเทคโนโลยี) สามารถใช้ความร้อนของไอน้ำเสียของกังหันไอน้ำได้ แต่ในขณะเดียวกัน ความดันของไอน้ำเสียหรือที่เรียกกันทั่วไปว่าแรงดันต้านนั้นถูกกำหนดโดยพารามิเตอร์ไอน้ำที่จำเป็นสำหรับผู้ใช้ความร้อน ตัวอย่างเช่นเมื่อใช้ไอน้ำสำหรับค้อนและเครื่องอัดแรงดันที่ต้องการคือ 10 - 12 ata ในจำนวนหนึ่ง กระบวนการทางเทคโนโลยีใช้แรงดันไอน้ำ 5 - 6 ata เพื่อการทำความร้อนเมื่อต้องการให้น้ำร้อนถึง 90 - 100 C สามารถใช้ไอน้ำที่มีแรงดัน 1 1 - 1 2 atm ได้

โรงไฟฟ้าพลังความร้อนอุตสาหกรรม
ข- เครื่องทำความร้อน CHP;
1 - หม้อไอน้ำ (เครื่องกำเนิดไอน้ำ);
2 - เชื้อเพลิง;
3 - กังหันไอน้ำ;
4 - เครื่องกำเนิดไฟฟ้า;
5 - คอนเดนเซอร์ไอน้ำไอเสียกังหัน;
6 - ปั๊มคอนเดนเสท;
7- เครื่องทำความร้อนแบบสร้างใหม่;
8 - ปั๊มป้อนหม้อไอน้ำ;
ถังคอนเดนเสท 7 ถัง ( ควรใส่เครื่องกำจัดเครื่องฟอกอากาศไว้ตรงนั้นจะดีกว่า)
9- ผู้บริโภคความร้อน;
10—เครื่องทำน้ำอุ่นหลัก;
ปั๊ม 11 สุทธิ;
ปั๊มคอนเดนเสท 12 ตัวสำหรับเครื่องทำความร้อนเครือข่าย

ประสิทธิภาพของการดำเนินงาน CHP มักจะมีลักษณะเฉพาะ ค่าสัมประสิทธิ์การใช้ความร้อน:

ปริมาณพลังงานไฟฟ้าและความร้อนตามลำดับที่มอบให้กับผู้บริโภคต่อหน่วยเวลา

B – การสิ้นเปลืองน้ำมันเชื้อเพลิงในเวลาเดียวกัน

ค่าความร้อนของเชื้อเพลิงลดลง

2 การผลิตไฟฟ้าและความร้อนร่วมเป็นวิธีที่เป็นระบบในการเพิ่มประสิทธิภาพการติดตั้งเครื่องกำเนิดไฟฟ้า รูปแบบที่ง่ายที่สุดของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วมโดยใช้เครื่องยนต์สันดาปภายในแบบแก๊ส ลักษณะพลังงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อน

ส่วนที่ 1 ในคำถามหมายเลข 1 ( การผลิตไฟฟ้าและความร้อนร่วมเป็นวิธีที่เป็นระบบในการเพิ่มประสิทธิภาพของโรงไฟฟ้า)

การผลิตความร้อนและไฟฟ้าแบบรวมเป็นการผลิตแบบผสมผสาน (รวมกัน) ของผลิตภัณฑ์ 2 รายการ ได้แก่ พลังงานความร้อนและไฟฟ้า แผนผังของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่ง่ายที่สุดที่ใช้กังหันก๊าซ (CCGT) แสดงในรูป:

คำอธิบายของเทคโนโลยี:

หน่วยกังหันก๊าซที่ง่ายที่สุด (GTU) ประกอบด้วยห้องเผาไหม้ (1) กังหันก๊าซ (2) และเครื่องอัดอากาศ (3) ที่นี่ใช้กังหันแก๊สเพื่อขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัส (4) และคอมเพรสเซอร์ หลักการทำงานของ CCGT นั้นเรียบง่าย: อากาศที่ถูกอัดด้วยคอมเพรสเซอร์จะถูกบังคับให้เข้าไปในห้องเผาไหม้ซึ่งมีการจ่ายเชื้อเพลิงก๊าซหรือของเหลวเข้าไป ผลิตภัณฑ์ที่เผาไหม้ที่เกิดขึ้นจะถูกส่งไปยังกังหันซึ่งเป็นของเหลวในการทำงาน ก๊าซที่ระบายออกในกังหันจะไม่ถูกปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศเช่นเดียวกับในหน่วยกังหันก๊าซธรรมดา แต่เข้าไปในหม้อต้มความร้อนเหลือทิ้ง (8) ซึ่งความร้อนจะถูกนำมาใช้เพื่อผลิตไอน้ำและให้วัฏจักรทางอุณหพลศาสตร์ตามรูปแบบปกติ ไอน้ำจะถูกส่งไปยังกังหันไอน้ำ (5) จากจุดที่จะจ่ายให้กับผู้บริโภค

โครงการนี้ใช้กังหันความร้อนเพื่อผลิตงานและความร้อน การสกัดไอน้ำ 2 ครั้งจากกังหันไอน้ำ 11 เป็นตัวเก็บประจุ

ประสิทธิภาพของการทำงานของ CHP นั้นมีลักษณะเฉพาะคือค่าสัมประสิทธิ์การใช้ความร้อน:

อัตราส่วนของปริมาณงานและความร้อนที่มอบให้กับผู้บริโภคต่อความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างการเผาไหม้เชื้อเพลิง

Qнр - ค่าความร้อนต่ำกว่า

B - ความร้อนจากการเผาไหม้;

เราและ Qtp - ปริมาณไฟฟ้า (เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแต่ละเครื่องมีของตัวเอง) และพลังงานความร้อนที่มอบให้กับผู้บริโภค

มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์: รูปแบบการสร้างพร้อมการแยก วงจรการสร้างใหม่ในแผนภาพ T-s และ w-s ประสิทธิภาพการฟื้นฟู รอบการใช้งาน ความร้อนของไอระเหยที่สกัดได้ร้อนยวดยิ่งและความร้อนของการทำความเย็นยิ่งยวดของคอนเดนเสทในเครื่องทำความร้อนแบบสร้างใหม่

โรงไฟฟ้าพลังไอน้ำ (SPU) เป็นเครื่องยนต์ความร้อนซึ่งของไหลทำงานผ่านการเปลี่ยนเฟส PSU ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการระบายความร้อน สถานีไฟฟ้า(TPP) เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า PSU ก็ใช้กับน้ำได้เช่นกัน การขนส่งทางรถไฟ. ในฐานะเครื่องยนต์ขนส่ง PSU จึงไม่ไวต่อการโอเวอร์โหลดและประหยัดในทุกโหมด โดดเด่นด้วยความเรียบง่ายและความน่าเชื่อถือของการออกแบบ และมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมน้อยกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องยนต์สันดาปภายใน ในขั้นตอนหนึ่งของการพัฒนาเทคโนโลยีเมื่อปัญหามลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมไม่ได้กดดันมากนักและเรือนไฟที่มีเปลวไฟดูอันตรายเครื่องยนต์แก๊สเข้ามาแทนที่เครื่องยนต์แก๊สในการขนส่ง ปัจจุบันเครื่องจักรไอน้ำถือว่ามีศักยภาพทั้งในด้านเศรษฐกิจและสิ่งแวดล้อม

ใน PSU เป็นหน่วยที่เบี่ยงเบนจากของไหลทำงาน งานที่มีประโยชน์สามารถใช้กระบอกสูบลูกสูบหรือกังหันไอน้ำได้ เนื่องจากปัจจุบันมีการใช้กังหันกันอย่างแพร่หลายมากขึ้น ในอนาคตเราจะพิจารณาเฉพาะการติดตั้งกังหันไอน้ำเท่านั้น PSU สามารถใช้เป็นสารทำงานได้ สารต่างๆอย่างไรก็ตาม สารทำงานหลักคือน้ำ (และจะยังคงอยู่ในอนาคตอันใกล้) สิ่งนี้อธิบายได้จากหลายปัจจัย รวมถึงคุณสมบัติทางอุณหพลศาสตร์ด้วย ดังนั้นในอนาคตเราจะพิจารณา PSU ที่มีน้ำเป็นสารทำงาน แผนภาพ PSU ที่ง่ายที่สุดแสดงในภาพ

ใน หม้อไอน้ำน้ำ 1 กลายเป็นไอน้ำร้อนยวดยิ่งพร้อมพารามิเตอร์ หน้า 1, เสื้อ 1, ฉัน 1,ซึ่งเข้าสู่กังหัน 2 ผ่านท่อไอน้ำ โดยจะเกิดการขยายตัวแบบอะเดียแบติกจนถึงแรงดัน หน้า 2กับค่าคอมมิชชั่น งานด้านเทคนิคซึ่งกำหนดให้โรเตอร์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า 3 หมุน จากนั้นไอน้ำจะเข้าสู่คอนเดนเซอร์ 4 ซึ่งเป็นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อ พื้นผิวด้านในท่อคอนเดนเซอร์ระบายความร้อนด้วยน้ำหมุนเวียน

ในคอนเดนเซอร์ด้วยความช่วยเหลือของน้ำหล่อเย็น ความร้อนของการกลายเป็นไอจะถูกลบออกจากไอน้ำและไอน้ำจะไหลผ่านที่ความดันคงที่ หน้า 2และอุณหภูมิ เสื้อ 2ลงในของเหลวซึ่งจ่ายให้กับหม้อต้มไอน้ำ 1 โดยใช้ปั๊ม 5 จากนั้นจึงทำซ้ำวงจร

คุณสมบัติลักษณะ PSU คือ:

การปรากฏตัวของการเปลี่ยนแปลงเฟสในหน่วยหม้อไอน้ำและคอนเดนเซอร์

ผลิตภัณฑ์การเผาไหม้เชื้อเพลิงไม่เกี่ยวข้องโดยตรง

วงจร แต่เป็นเพียงแหล่งความร้อน q1 ที่ถ่ายโอนผ่านเท่านั้น

ผนังของของไหลทำงาน

วงจรปิดและความร้อน q2 ถูกถ่ายโอน สิ่งแวดล้อมผ่านพื้นผิวแลกเปลี่ยนความร้อน

ความร้อนทั้งหมดจะถูกขจัดออกไปที่ อุณหภูมิต่ำสุดวงจรซึ่งไม่เปลี่ยนแปลงเนื่องจากการเปลี่ยนเฟสไอโซบาริก

ในมหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์เราจะนำวัฏจักรคาร์โนต์ไปใช้โดยพื้นฐาน

1.2. การเพิ่มประสิทธิภาพเชิงความร้อนของโรงไฟฟ้าพลังไอน้ำโดยอาศัยการใช้วงจรการผลิตซ้ำ

แม้ว่าปัจจุบันจะมีการพัฒนาพารามิเตอร์ไอน้ำสูงและสูงพิเศษอย่างมาก ( = 23...30 MPa;
= 570...600°C) และสุญญากาศสูงในคอนเดนเซอร์ (97% หรือ หน้า 2 = 0.003 MPa) ประสิทธิภาพเชิงความร้อนของวงจร Rankine จะต้องไม่เกิน 50% ในการติดตั้งจริง ส่วนแบ่งของความร้อนที่ใช้อย่างมีประโยชน์จะมีน้อยลง เนื่องจากการสูญเสียที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการที่ไม่สามารถกลับคืนสภาพภายในได้ ในการนี้ มีการเสนอวิธีอื่นในการเพิ่มประสิทธิภาพเชิงความร้อนของโรงไฟฟ้าพลังไอน้ำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการใช้การอุ่นน้ำป้อนโดยใช้ไอน้ำเสีย (วงจรการสร้างใหม่). มาดูวงจรนี้กัน.

ลักษณะเฉพาะของวัฏจักรนี้คือคอนเดนเสทซึ่งมีอุณหภูมิ 28...30 ° C หลังจากคอนเดนเซอร์ถูกให้ความร้อนในตัวแลกเปลี่ยนความร้อนพิเศษ P1-PZ (รูปที่ 8, a) โดยไอน้ำที่นำมาจากขั้นตอนกลางของ กังหันก่อนเข้าหม้อต้ม ด้วยการให้ความร้อนน้ำแบบเป็นขั้นตอนเนื่องจากการสกัดความร้อนด้วยไอน้ำแบบเป็นขั้นตอนในระหว่างการขยายตัวจึงเป็นไปได้ที่จะนำแนวคิดของวัฏจักรคาร์โนต์ที่สร้างใหม่มาใช้ดังแสดงในรูปที่. 8, b สำหรับส่วนวงจรในบริเวณไอน้ำอิ่มตัว

ข้าว. 8. โครงการ ป.ล. ยู. (a) และภาพของวงจรการสร้างใหม่ (b)

โดยการเพิ่มจำนวนการเลือกเป็นอนันต์ (ในท้ายที่สุดคือวงจรการสร้างใหม่) กระบวนการขยายสามารถเข้าใกล้เส้นโค้งประมากขึ้น ซึ่งจะเท่ากับเส้นโค้งกระบวนการทำความร้อนที่เท่ากัน 4 – 4". อย่างไรก็ตาม การดำเนินการนี้เป็นไปไม่ได้ในทางเทคนิค และการใช้ขั้นตอนการทำความร้อนห้าถึงแปดขั้นตอนก็สมเหตุสมผลในเชิงเศรษฐกิจ วงจร p.s.u. สำหรับการงอกใหม่ พูดอย่างเคร่งครัด ไม่สามารถอธิบายบนแผนภาพ T-s ได้ เนื่องจากมันถูกสร้างขึ้นสำหรับปริมาณสารคงที่ (1 กิโลกรัม) ในขณะที่ในวงจรที่มีการงอกใหม่ ปริมาณไอน้ำจะแตกต่างกันไปตามความยาวของกังหัน ดังนั้น วงจรดังแสดงในรูปที่. 8, b, ค่อนข้างมีเงื่อนไข เมื่อนำไอน้ำออกเพื่อให้ความร้อนควบแน่น ในด้านหนึ่ง การใช้ความร้อนเพื่อผลิตไอน้ำจะลดลง แต่ในทางกลับกัน การทำงานของไอน้ำในกังหันก็ลดลงไปพร้อมๆ กัน แม้ว่าอิทธิพลเหล่านี้จะมีลักษณะตรงกันข้าม แต่การคัดเลือกก็เพิ่มขึ้นเสมอ สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าเมื่อให้ความร้อนแก่น้ำป้อนเนื่องจากความร้อนควบแน่นของไอน้ำที่เลือก แหล่งจ่ายความร้อนจากแหล่งภายนอกในส่วน 4 - 4" จะถูกกำจัดออกไป และด้วยเหตุนี้อุณหภูมิเฉลี่ยของแหล่งจ่ายความร้อนจาก แหล่งภายนอกในวงจรการสร้างใหม่เพิ่มขึ้น (การจ่ายความร้อนภายนอก q 1 ดำเนินการเฉพาะในพื้นที่ 4" – 5 – 6– 7)

นอกจากนี้ การให้ความร้อนซ้ำของน้ำป้อนช่วยลดการย้อนกลับไม่ได้ในกระบวนการถ่ายเทความร้อนจากก๊าซสู่น้ำในพื้นที่ 4" – 5, เนื่องจากความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างก๊าซและน้ำที่อุ่นจะลดลง

สะดวกในการแก้ไขปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการดำเนินการตามวงจรการสร้างใหม่โดยใช้แผนภาพ เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ให้พิจารณาวงจรและวงจรการสร้างใหม่ของ p.s.u. ด้วยการเลือกหนึ่งรายการ (รูปที่ 9) จุดตัดของอะเดียแบติกการขยายตัว 1 – 2 (รูปที่ 9,b) กับไอโซบาร์ที่เลือกจะให้จุดที่ 0 ซึ่งแสดงลักษณะเฉพาะของสถานะของไอน้ำในการเลือก

ข้าว. 9. โครงการ ป.ล. ยู. ด้วยการสกัดด้วยไอน้ำแบบปฏิรูปเพียงครั้งเดียว

(a) และภาพของกระบวนการ i – s-diagram (b)

จากรูป 9 เห็นได้ชัดว่าจากไอน้ำ 1 กิโลกรัมเข้าสู่กังหัน ไอน้ำเป็นกิโลกรัมจะขยายตัวจนถึงแรงดันในการสกัดเท่านั้น ทำให้เกิดงานที่มีประโยชน์ และ () กิโลกรัมขยายตัวในกังหันจนถึงแรงดันสุดท้าย ผลงานอันทรงประโยชน์ของกระแสไอน้ำนี้ งานทั่วไปไอน้ำ 1 กก. ในวงจรสร้างใหม่:

ปริมาณความร้อนที่ใช้ในการผลิตไอน้ำ 1 กิโลกรัม: (10)

ประสิทธิภาพเชิงความร้อนของวงจรการสร้างใหม่: (สิบเอ็ด)

กระบวนการในเครื่องทำความร้อนแบบปฏิรูปใหม่ถือเป็นไอโซบาริกและสันนิษฐานว่าน้ำออกจากเครื่องทำความร้อนในสถานะอิ่มตัวที่ความดันไอน้ำในการเลือกที่เกี่ยวข้อง (ฯลฯ )

ปริมาณไอน้ำที่ใช้ถูกกำหนดจากสมการสมดุลความร้อนสำหรับเครื่องทำความร้อนแบบผสม:

จาก: , (13)

โดยที่เอนทาลปีของของเหลวที่ความดันในการสกัดอยู่ที่ไหน – เอนทาลปีของไอน้ำที่นำมาจากกังหัน – เอนทาลปีของคอนเดนเสทที่ออกจากคอนเดนเซอร์ ในทำนองเดียวกัน คุณสามารถกำหนดปริมาณการใช้ไอน้ำในตำแหน่งที่เลือกได้

การใช้การให้ความร้อนซ้ำของน้ำป้อนจะเพิ่มประสิทธิภาพเชิงความร้อนของวงจร p.s. ยู. 8...12%

วัตถุประสงค์ของการดำเนินการ งานอิสระคือการเรียนรู้ระเบียบวิธีในการคำนวณวงจรการสร้างใหม่ของโรงงานกังหันไอน้ำและกำหนดตัวบ่งชี้ทางอุณหพลศาสตร์หลักของวงจรที่กำลังศึกษา รวมถึงประสิทธิภาพเชิงความร้อน ด้วยการประเมินการสูญเสียพลังงานในองค์ประกอบหลักของโรงไฟฟ้าพลังไอน้ำ

อุณหพลศาสตร์ของการไหล: ความเร็วลักษณะเฉพาะและพารามิเตอร์ของการไหลของอะเดียแบติก ความเร็วของเสียง, สมการลาปลาซ ความเร็วสูงสุดและความเร็ววิกฤต ตัวเลขไร้มิติพื้นฐาน เงื่อนไขสำหรับการเปลี่ยนแปลงของความเร็วการไหลผ่านความเร็วของเสียง หลักการกลับตัวของอิทธิพลภายนอก

แนวคิดเรื่องความเร็วเสียงมีความสำคัญในอุณหพลศาสตร์ของการไหล เนื่องจากการไหลแบบเปรี้ยงปร้างและความเร็วเหนือเสียงของตัวกลางมีความแตกต่างในเชิงคุณภาพ อิทธิพลใดๆ ก็ตามจะให้ผลลัพธ์ที่ตรงกันข้ามในการไหลแบบเปรี้ยงปร้างและเหนือเสียง พารามิเตอร์การไหลทั้งหมดในการไหลแบบเปรี้ยงปร้างเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่อง ในการไหลเหนือเสียง พารามิเตอร์สามารถเปลี่ยนแปลงได้ทันที ทำลายความต่อเนื่องของการไหล

ความเร็วของเสียง (a, m/s) คือความเร็วของการแพร่กระจายของคลื่นเสียง คลื่นคือการรบกวนของปริมาณทางกายภาพบางส่วนที่แพร่กระจายในตัวกลางที่แสดงลักษณะของตัวกลางนี้ คลื่นเสียงเป็นการรบกวนที่อ่อนแอซึ่งแพร่กระจายในตัวกลางที่ยืดหยุ่น - การสั่นสะเทือนทางกลที่มีแอมพลิจูดเล็กน้อย

ตัวอย่างเช่น ในบางจุดร่างกายภายนอกที่เรียกว่าแหล่งกำเนิดเสียง ทำให้เกิดการรบกวนทางกลเล็กน้อย ผลลัพธ์ที่ได้คือแรงดัน dp เพิ่มขึ้น ความเร็วของการแพร่กระจายของการระเบิดนี้คือความเร็วของเสียงซึ่งเขียนว่า "a"

กระบวนการแพร่กระจายสัญญาณรบกวนของเสียงเป็นกระบวนการอะเดียแบติกที่อธิบายโดยสมการลาปลาซ

สำหรับสิ่งนี้ สมการของกระบวนการอะเดียแบติกของก๊าซในอุดมคติ (7.19) นั้นใช้ได้ ซึ่งเราแสดงในรูปแบบ

r/ r k = const

ความเร็วของเสียงจึงขึ้นอยู่กับธรรมชาติของตัวกลาง (kR) และอุณหภูมิของตัวกลาง

เนื่องจากอุณหภูมิของตัวกลาง (10 5) ในการไหลเปลี่ยนแปลงไปตามการเปลี่ยนแปลงของพิกัด x ความเร็วของเสียงจึงเปลี่ยนไปเมื่อเคลื่อนที่จากส่วนหนึ่งไปอีกส่วนหนึ่ง ในเรื่องนี้ ความต้องการแนวคิดเรื่องความเร็วของเสียงในท้องถิ่นนั้นชัดเจน .

ความเร็วเสียงในท้องถิ่นคือ ความเร็วของการแพร่กระจายเสียง ณ จุดที่กำหนดในการไหล

อัตราการไหลสูงสุดและวิกฤต

อัตราการไหลสามารถกำหนดได้จากสมการพลังงานการไหล

ในกรณีที่สามารถละเลยความเร็วการไหลเริ่มต้นได้ (W| = 0) ความสัมพันธ์สุดท้ายจะอยู่ในรูปแบบ

ในสูตร (10.29), (10.30) เอนทาลปีจะถูกแทนที่ด้วย J/kg เท่านั้น จากนั้นความเร็วจะมีมิติ m/s ถ้าเอนทาลปีถูกกำหนดเป็น kJ/kg ความสัมพันธ์ (10.30) จะเปลี่ยนไปตามนั้น

ความเร็วปัจจุบันถึง ค่าสูงสุด w MaKc ในส่วนที่เอนทัลปีของการไหลถึงค่าศูนย์ h = 0 สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อไหลเข้าสู่โมฆะ (p = 0) และตามความสัมพันธ์ของพารามิเตอร์ในกระบวนการขยายตัวแบบอะเดียแบติก (7.21) T = 0 เมื่อการไหลถึงความเร็วสูงสุด มันจะสอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงพลังงานทั้งหมดของการเคลื่อนที่ที่วุ่นวาย (ความร้อน) ของโมเลกุลให้เป็นพลังงานของการเคลื่อนที่แบบมีคำสั่งโดยตรง

การวิเคราะห์ข้างต้นช่วยให้เราสามารถระบุได้ว่าอัตราการไหลสามารถรับค่าได้ภายใน 0...Wmax

จากสมการโมเมนตัม (10.12) เป็นไปตามความสัมพันธ์ระหว่างการเปลี่ยนแปลงของความดันและการเปลี่ยนแปลงความเร็วการไหล: ความเร่งการไหล (dw > 0) จะมาพร้อมกับแรงดันตกคร่อม (dp< 0) и наоборот. Возвращаясь к соотношению параметров в адиабатном процессе расширения, устанавливаем неизбежное уменьшение температуры ускоряющегося адиабатного потока и, согласно (10.28), падение величины скорости звука. Изменение параметров адиабатного ускоряющеюся потока, установленное выше, иллюстрирует рис. 10.5.

กราฟแสดงให้เห็นว่ามีส่วนตัดขวางของการไหลซึ่งความเร็วของมันเกิดขึ้นพร้อมกันในขนาดกับความเร็วของเสียงในท้องถิ่น มันถูกเรียกว่าส่วนวิกฤติของการไหล เนื่องจากมันจะแยกส่วนกระแสความเร็วเสียงและความเร็วเหนือเสียงออกจากกัน ซึ่งแตกต่างกันในเชิงคุณภาพ พารามิเตอร์การไหลที่สำคัญคือพารามิเตอร์ในส่วนช่องสัญญาณที่ความเร็วการไหลเท่ากับความเร็วของเสียงในพื้นที่

อัตราการไหลในกรณีนี้เรียกว่าอัตราการไหลวิกฤต

อัตราส่วนความดันวิกฤติ (P cr) คืออัตราส่วนของค่าวิกฤตของความดันการไหลของก๊าซ (p cr) ต่อความดัน (p ()) ในส่วนทางเข้าของช่องที่ความเร็วเริ่มต้นเท่ากับศูนย์

∏cr = PCR/Ro- (10.32)

ในการคำนวณและการวิเคราะห์โฟลว์ สะดวกในการใช้ไม่ใช่ค่าความเร็วสัมบูรณ์ แต่เป็นลักษณะสัมพัทธ์:

หมายเลข M - อัตราส่วนของความเร็วการไหลในส่วนที่กำหนดต่อความเร็วของเสียงในพื้นที่

M = มี.; (10.33)

~ หมายเลข แล - อัตราส่วนของความเร็วการไหลที่กำหนด

ภาพตัดขวางไปจนถึงความเร็วการไหลวิกฤติ

แลม = ด้วย acr; (10.34)

~ จำนวน ƹ - อัตราส่วนของความเร็วการไหลในส่วนที่กำหนดต่อความเร็วของเสียงในการไหลนิ่ง

หมายเลข A - อัตราส่วนของความเร็วการไหลในส่วนที่กำหนดต่อความเร็วการไหลสูงสุด: A = w/wmax

ข้อมูลทั่วไป

เกือบจนถึงทศวรรษที่ 70 ของศตวรรษที่ 20 เครื่องจักรความร้อนชนิดเดียวที่ใช้ในอุตสาหกรรมคือเครื่องยนต์แบบลูกสูบไอน้ำ ซึ่งไม่มีประสิทธิภาพและทำงานบนไอน้ำแรงดันต่ำอิ่มตัว เครื่องจักรความร้อนต่อเนื่อง (เครื่องจักรไอน้ำ) เครื่องแรกได้รับการพัฒนาโดย I.I. โปลซูนอฟ. รถคันแรกมีสำลักโดยธรรมชาติ เมื่อช่องลูกสูบย่อยอันใดอันหนึ่งเชื่อมต่อกับหม้อไอน้ำ ลูกสูบจะลอยขึ้นด้านบนภายใต้อิทธิพลของแรงดันไอน้ำ หลังจากนั้นวาล์วกระจายไอน้ำจะหมุนและตัดช่องลูกสูบย่อยออกจากหม้อไอน้ำ น้ำถูกฉีดผ่านท่อ ไอน้ำควบแน่น และสร้างสุญญากาศใต้ลูกสูบ ภายใต้อิทธิพล ความดันบรรยากาศลูกสูบลงไปและทำงานที่เป็นประโยชน์

ในช่วงทศวรรษที่ 80 วงจรการทำงานของเครื่องยนต์สันดาปภายใน (วงจรอ็อตโต) ได้รับการพัฒนาในทางปฏิบัติแล้ว แต่โดยพื้นฐานแล้ว วงจรนี้สะท้อนให้เห็นถึงหลักการของนักประดิษฐ์คนอื่นๆ อีกมากมาย และโดยเฉพาะอย่างยิ่งหลักการโบเดอโรชา

วงจรในอุดมคติของเครื่องยนต์ดังกล่าว เรียกว่าวงจรของเครื่องยนต์สันดาปภายในที่ให้ความร้อนแก่ก๊าซที่ปริมาตรคงที่ รวมถึงการบีบอัดอะเดียแบติกของก๊าซทำงาน การจ่ายความร้อนแบบไอโซคอริกให้กับก๊าซ การขยายตัวแบบอะเดียแบติกของของไหลทำงาน และการถ่ายโอนไอโซคอริก ความร้อนไปยังของไหลทำงาน

เครื่องจักรความร้อนของ Nikolaus August Otto ไม่อนุญาตให้มีการบีบอัดสูงและประสิทธิภาพจึงต่ำ ในความพยายามที่จะสร้างเครื่องยนต์สันดาปภายในที่ทันสมัยยิ่งขึ้นและมีประสิทธิภาพสูง วิศวกรชาวเยอรมัน อาร์. ดีเซล ได้พัฒนาหลักการทำงานที่แตกต่างออกไป ซึ่งแตกต่างจากหลักการทำงานของเครื่องยนต์ออตโต

ความพยายามครั้งแรกในการกำจัดคอมเพรสเซอร์เป็นของศาสตราจารย์เพื่อนร่วมชาติของเรา จี.วี. Trinkler ผู้สร้างเครื่องยนต์ไม่มีคอมเพรสเซอร์ในปี 1904 เครื่องยนต์ Trinkler ไม่ได้เข้าสู่การผลิตจำนวนมาก แม้ว่าจะผลิตที่โรงงานแห่งหนึ่งในเยอรมนี (โรงงาน Kerting) รอบการทำงานที่สามใหม่ถูกนำมาใช้กับเครื่องยนต์ดีเซลไร้คอมเพรสเซอร์ วงจรในอุดมคติของเครื่องยนต์นี้ เรียกว่าวงจรการป้อนความร้อนแบบผสม ประกอบด้วยการบีบอัดอากาศแบบอะเดียแบติก ไอโซคอริกและความร้อนแบบไอโซบาริก การขยายตัวของก๊าซแบบอะเดียแบติก และการถ่ายเทความร้อนแบบไอโซคอริก

เครื่องยนต์ที่ให้ความร้อนซึ่งมีผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ที่เป็นก๊าซเป็นของไหลทำงานเช่นกันเรียกว่าเครื่องยนต์สันดาปภายใน เครื่องยนต์สันดาปภายในมาในรูปแบบของเครื่องยนต์ลูกสูบ กังหันก๊าซ 1 และเครื่องยนต์ไอพ่น

เครื่องยนต์ความร้อน ( เครื่องยนต์ไอน้ำ) ซึ่งผลิตภัณฑ์การเผาไหม้เป็นเพียงเครื่องทำความร้อน (ตัวส่งความร้อน) และการทำงานของของไหลทำงานนั้นดำเนินการโดยเฟสของเหลวและขนนกเรียกว่าเครื่องยนต์สันดาปภายนอก เครื่องยนต์สันดาปภายนอก - โรงไฟฟ้าพลังไอน้ำ: เครื่องยนต์ไอน้ำ, กังหันไอน้ำ, โรงไฟฟ้านิวเคลียร์

วงจรอ็อตโตที่สมบูรณ์แบบ

ประสิทธิภาพอะเดียแบติกและไอโซเทอร์มอล

ในความเป็นจริง การทำงานของคอมเพรสเซอร์ไม่เพียงได้รับผลกระทบจากอิทธิพลของปริมาตรที่เป็นอันตรายเท่านั้น แต่ยังรวมถึงแรงเสียดทานของแก๊สและการเปลี่ยนแปลงของแรงดันแก๊สเมื่อถูกดูดเข้าและนำออกจากกระบอกสูบด้วย

รูปที่ 1.85 แสดงแผนภาพตัวบ่งชี้จริง บนสายดูด เนื่องจากการเคลื่อนที่ของลูกสูบไม่สม่ำเสมอ ความเฉื่อยของสปริงและวาล์ว แรงดันแก๊สในกระบอกสูบจึงผันผวนและต่ำกว่าแรงดันแก๊สเริ่มต้น p1 ด้วยเหตุผลเดียวกัน บนเส้นตรงที่ก๊าซถูกดันออกจากกระบอกสูบ แรงดันแก๊สจะมากกว่าความดันสุดท้าย p2 การบีบอัดแบบโพลีทรอปิกที่ใช้ในคอมเพรสเซอร์แบบแช่เย็นจะถูกเปรียบเทียบกับการบีบอัดแบบไอโซเทอร์มอลแบบผันกลับได้โดยใช้ประสิทธิภาพแบบไอโซเทอร์มอล ηiz = ลิซ/lkp

การบีบอัดแบบย้อนกลับไม่ได้ของอะเดียแบติกที่ใช้ในคอมเพรสเซอร์ที่ไม่มีการระบายความร้อนจะถูกเปรียบเทียบกับการบีบอัดแบบอะเดียแบติกแบบพลิกกลับได้โดยใช้ประสิทธิภาพแบบอะเดียแบติก ηad = lad/lka.

สำหรับคอมเพรสเซอร์ต่างๆ ค่าของประสิทธิภาพไอโซเทอร์มอลจะแตกต่างกันไปภายในช่วง ηiz = 0.6۞0.76; ค่าของประสิทธิภาพอะเดียแบติก - ηad = 0.75۞0.85

เอนโทรปีของการผสม

∆s cm = – R cm ∑ r i ln r i - เอนโทรปีของการผสมสำหรับส่วนผสมของก๊าซ 2 ชนิด

ยิ่งมีขนาดใหญ่เท่าไร กระบวนการผสมก็จะยิ่งไม่สามารถกลับคืนสภาพเดิมได้มากขึ้นเท่านั้น

ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของส่วนผสม ไม่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและความดัน

∆s cm /R cm ขึ้นอยู่กับสัดส่วนเชิงปริมาณของส่วนประกอบของส่วนผสมและไม่ขึ้นอยู่กับลักษณะของส่วนประกอบเหล่านั้น

กฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์ ประเภทของพลังงาน ความร้อนและงานเป็นรูปแบบหนึ่งของการถ่ายโอนพลังงาน ความสมดุลของพลังงานและความร้อนของระบบทางเทคนิค คุณลักษณะสัมบูรณ์และสัมพัทธ์ของระบบทางเทคนิคโดยยึดตามสมการสมดุลของกฎข้อที่ 1

กฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์– กฎการอนุรักษ์และการเปลี่ยนแปลงพลังงานสำหรับระบบและกระบวนการทางอุณหพลศาสตร์

ในเชิงวิเคราะห์สามารถเขียนได้ W = const หรือ

ส 1 – ส 2 = 0,

โดยที่ W 1, W 2 คือพลังงานของยานพาหนะที่แยกได้ภายใต้การพิจารณาในสถานะเริ่มต้นและขั้นสุดท้ายตามลำดับ

จากที่กล่าวมาข้างต้น การกำหนดกฎข้อแรกของอุณหพลศาสตร์มีดังนี้: การทำลายล้างและการสร้างพลังงานเป็นไปไม่ได้

สำหรับยานพาหนะอะเดียแบติกแบบปิด การเปลี่ยนแปลงพลังงานของระบบจะถูกกำหนดโดยปริมาณงาน L ซึ่งจะแลกเปลี่ยนกับสิ่งแวดล้อมในกระบวนการทางอุณหพลศาสตร์ของการเปลี่ยนแปลงสถานะ

ส 1 – ส 2 = ล.

สำหรับยานพาหนะแบบปิดซึ่งสามารถแลกเปลี่ยนพลังงานกับสิ่งแวดล้อมได้เฉพาะในรูปของความร้อน Q เท่านั้น การเปลี่ยนแปลงของพลังงานในระหว่างกระบวนการทางอุณหพลศาสตร์บางอย่างสามารถกำหนดได้

ส 1 – ส 2 = - ถาม

สำหรับยานพาหนะแบบปิดที่เปลี่ยนสถานะในกระบวนการ 1 – 2 ในกรณีทั่วไปจะมีความสัมพันธ์ดังต่อไปนี้:

ส 1 – ส 2 = ล – คิว (1.29)

ความร้อนและงานเป็นเพียงรูปแบบเดียวที่เป็นไปได้ของการถ่ายโอนพลังงานจากร่างกายหนึ่งไปยังอีกร่างกายหนึ่ง -อีกรูปแบบหนึ่งของกฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์ สำหรับยานพาหนะแบบปิด

หากยานพาหนะแบบปิดผ่านกระบวนการทางอุณหพลศาสตร์แบบวงกลม หลังจากเสร็จสิ้นพารามิเตอร์ทั้งหมดของระบบจะใช้ค่าเริ่มต้น ซึ่งช่วยให้สามารถเขียนความเท่าเทียมกันสุดท้ายในรูปแบบ

จากนี้ต่อไปนี้เป็นสูตรที่ได้รับความนิยมมากที่สุดของกฎข้อแรกของอุณหพลศาสตร์: เครื่องจักรการเคลื่อนที่แบบถาวรประเภทแรกเป็นไปไม่ได้.

ประเภทของพลังงาน: ภายใน (U), สารเคมี, นิวเคลียร์, จลน์ศาสตร์ ในบางกรณี การแบ่งพลังงานตามการเปลี่ยนแปลงเชิงปริมาณของพลังงานประเภทหนึ่งไปเป็นพลังงานประเภทอื่นนั้นสะดวก พลังงานซึ่งสามารถแปลงจากประเภทหนึ่งไปเป็นอีกประเภทหนึ่งได้อย่างสมบูรณ์นั้นเป็นของประเภทแรกที่เรียกว่า หากไม่ว่าจะด้วยเหตุผลใดก็ตาม การเปลี่ยนรูปเป็นพลังงานประเภทอื่นเป็นไปไม่ได้โดยสิ้นเชิง สิ่งนั้นจะถูกจัดอยู่ในประเภทที่เรียกว่าประเภทที่สอง

ในกรณีทั่วไปสามารถกำหนดพลังงานของยานพาหนะได้

W = W เหงื่อ + W kin + U

หน่วยวัดพลังงานในระบบ SI ของหน่วยกายภาพคือ 1 J (จูล) เมื่อใช้ระบบอื่น คุณจะต้องจัดการกับหน่วยวัดพลังงานอื่นๆ เช่น แคลอรี่ เอิร์ก กิโลกรัมเมตร ฯลฯ

กฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ สูตรและความสัมพันธ์ระหว่างกัน ความหมายของแนวคิดเรื่องการพลิกกลับได้ การกลับไม่ได้ทั้งภายนอกและภายใน เอนโทรปี การเปลี่ยนแปลงเอนโทรปีในกระบวนการที่ย้อนกลับได้และไม่สามารถย้อนกลับได้ การแสดงออกเชิงวิเคราะห์ของกฎข้อที่ 2 ของอุณหพลศาสตร์ สมการรวม (อัตลักษณ์) ของอุณหพลศาสตร์สำหรับระบบปิด

กฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์

กฎข้อที่สองเช่นเดียวกับกฎข้อแรกนั้นถูกทำให้เป็นข้อมูลทั่วไปโดยข้อมูลการทดลองและไม่สามารถพิสูจน์ได้ในทางใดทางหนึ่ง หมายถึงระบบที่อยู่ในสภาวะสมดุล หมายถึงกระบวนการเปลี่ยนผ่านของระบบจากสภาวะสมดุลหนึ่งไปสู่อีกสภาวะหนึ่ง เขาพิจารณาทิศทางของกระบวนการทางธรรมชาติแล้วบอกว่า ประเภทต่างๆพลังงานไม่เท่ากัน

กระบวนการทั้งหมดในธรรมชาติดำเนินไปในทิศทางที่แรงผลักดันหายไป (อุณหภูมิ ความดัน การไล่ระดับความเข้มข้น) โดยอาศัยข้อเท็จจริงดังกล่าว หนึ่งในถ้อยคำของกฎหมาย: ความร้อนไม่สามารถเคลื่อนจากตัวที่น้อยกว่าไปสู่ตัวที่ร้อนกว่าได้. ข้อสรุปจากกฎข้อที่ 2: กำหนดความไม่เท่าเทียมกันของความร้อนและงาน และหากเมื่อแปลงงานเป็นความร้อน คุณสามารถจำกัดตัวเองให้เปลี่ยนสถานะของตัวรับความร้อนตัวเดียวได้ จากนั้นเมื่อเปลี่ยนความร้อนเป็นงาน จำเป็นต้องมีการชดเชย

อื่น คำชี้แจงของกฎหมาย: เครื่องจักรการเคลื่อนที่ชั่วนิรันดร์ประเภทที่ 2 เป็นไปไม่ได้นั่นคือเป็นไปไม่ได้ที่จะสร้างเครื่องจักรซึ่งผลลัพธ์เพียงอย่างเดียวคือการระบายความร้อนของอ่างเก็บน้ำความร้อน

แนวคิดเรื่องการพลิกกลับได้

แนวคิดเรื่องการพลิกกลับได้เป็นสิ่งสำคัญ:

1) เป็นจุดต้นน้ำระหว่างอุณหพลศาสตร์เชิงปรากฏการณ์และฟิสิกส์สถิต

2) แนวคิดเรื่องการพลิกกลับได้ช่วยให้เราได้รับจุดอ้างอิงสำหรับการประเมินความสมบูรณ์แบบทางอุณหพลศาสตร์ของกระบวนการ

กระบวนการที่พลิกกลับได้คือกระบวนการทางอุณหพลศาสตร์หลังจากนั้นระบบและระบบ (OS) ที่มีปฏิสัมพันธ์กับระบบสามารถกลับสู่สถานะเริ่มต้นได้โดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงตกค้างใด ๆ เกิดขึ้นในระบบและระบบปฏิบัติการ

กระบวนการที่ไม่สามารถย้อนกลับได้คือกระบวนการทางอุณหพลศาสตร์หลังจากนั้นระบบและระบบ (OS) ที่โต้ตอบกับมันไม่สามารถกลับสู่สถานะเริ่มต้นได้โดยไม่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่ตกค้างในระบบหรือระบบปฏิบัติการ

ภายในมีมากมายและ ปัจจัยภายนอกซึ่งสร้างกระบวนการที่ไม่สามารถย้อนกลับได้

การกลับไม่ได้ภายในทำให้เกิดการเสียดสีภายในระหว่างโมเลกุลของของไหลอันเป็นผลมาจากแรงของโมเลกุลและความปั่นป่วน

การกลับไม่ได้ภายนอกตามมาจากปัจจัยภายนอกของระบบ หนึ่งในที่สุด เหตุผลทั่วไปการย้อนกลับไม่ได้ภายนอก - แรงเสียดทานทางกล แรงเสียดทานมีอยู่ในทุกกระบวนการที่พื้นผิวของร่างกายหรือสารเสียดสีกับพื้นผิวอื่น อีกเหตุผลหนึ่งที่ทำให้ไม่สามารถย้อนกลับได้ภายนอกคือกระบวนการถ่ายเทความร้อน โดยธรรมชาติแล้ว การถ่ายเทความร้อนเกิดขึ้นในทิศทางเดียวเท่านั้น: จากบริเวณที่อุ่นกว่าไปยังที่ที่เย็นกว่า ด้วยเหตุนี้ กระบวนการนี้จึงไม่สามารถย้อนกลับได้อย่างสมบูรณ์ เนื่องจากความร้อนจะไม่ถูกถ่ายโอนจากบริเวณที่เย็นกว่าไปยังบริเวณที่ร้อนกว่าโดยไม่ได้ใช้งาน

เอนโทรปี

เอนโทรปีเป็นฟังก์ชันของสถานะของระบบอุณหพลศาสตร์ ซึ่งกำหนดโดยข้อเท็จจริงที่ว่าส่วนต่าง (dS) ของมันในระหว่างกระบวนการสมดุลเบื้องต้น (ย้อนกลับได้) ที่เกิดขึ้นในระบบนี้ เท่ากับอัตราส่วนของปริมาณความร้อนเพียงเล็กน้อย (dQ) ที่มอบให้กับ ระบบจนถึงอุณหภูมิเทอร์โมไดนามิกส์ (T) ของระบบ

การแนะนำเอนโทรปีทำให้เรามีสมการอื่นในการคำนวณความร้อนของกระบวนการ ซึ่งการใช้งานสะดวกกว่าสมการที่รู้จักกันดีผ่านความจุความร้อน พื้นที่ใต้กราฟกระบวนการใน T(S) - แผนภาพมาตราส่วนแสดงความร้อนของกระบวนการ

การเปลี่ยนแปลงเอนโทรปีในกระบวนการที่ย้อนกลับได้และไม่สามารถย้อนกลับได้

บทบัญญัติทั่วไป ที่โรงไฟฟ้าพลังความร้อนสมัยใหม่ พลังงานสูงการแปลงความร้อนเป็นงานจะดำเนินการในวงจรที่ใช้ไอน้ำความดันและอุณหภูมิสูงเป็นสารทำงานหลัก ไอน้ำถูกผลิตขึ้นในเครื่องกำเนิดไอน้ำ ( หม้อไอน้ำ) ในเตาเผาที่ใช้เผาเชื้อเพลิงอินทรีย์ประเภทต่างๆ: ถ่านหิน, น้ำมันเชื้อเพลิง, ก๊าซ ฯลฯ

วัฏจักรทางอุณหพลศาสตร์ของการแปลงความร้อนเป็นงานโดยใช้ไอน้ำถูกเสนอขึ้นในกลางศตวรรษที่ 19 วิศวกรและนักฟิสิกส์ W. Rankine พื้นฐาน แผนภาพความร้อนโรงไฟฟ้าที่ทำงานในวงจร Rankine แสดงในรูปที่ 1 2.1.

ข้าว. 2.1.

1 - เครื่องกำเนิดไอน้ำ; 2 - กังหัน; 3 - เครื่องกำเนิดไฟฟ้า 4 - ตัวเก็บประจุ; 5 - ปั๊ม

น้ำถูกสูบเข้าไปในเครื่องกำเนิดไอน้ำ 1 ปั๊ม 5 และเนื่องจากความร้อนของเชื้อเพลิงที่ถูกเผาไหม้จึงกลายเป็นไอน้ำซึ่งเข้าสู่กังหัน 2 ซึ่งหมุนเครื่องกำเนิดไฟฟ้า 3. พลังงานความร้อนของไอน้ำจะถูกแปลงในกังหันให้เป็น งานเครื่องกลซึ่งในที่สุดก็จะถูกแปลงเป็นไฟฟ้าในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ไอน้ำไอเสียจากกังหันจะเข้าสู่คอนเดนเซอร์ 4. ในคอนเดนเซอร์ ไอน้ำจะถูกแปลงเป็นน้ำ (ควบแน่น) ซึ่งด้วยความช่วยเหลือของปั๊ม 5 จ่ายให้กับเครื่องกำเนิดไอน้ำอีกครั้ง วงจรนี้จึงปิดลง

ในรูป รูปที่ 2.2 แสดงวัฏจักรแรงคินของไอน้ำร้อนยวดยิ่งใน พี วี-และ ที, 5 แผนภาพ ประกอบด้วยกระบวนการดังต่อไปนี้:

ไอโซบาร์ 4-5-6-] - การให้ความร้อน การระเหยของน้ำ และการทำให้ไอน้ำร้อนยวดยิ่งในเครื่องกำเนิดไอน้ำเนื่องจากความร้อนที่ได้รับจากการเผาไหม้เชื้อเพลิง

ข้าว. 2.2. วงจร Rankine บนไอน้ำร้อนยวดยิ่ง: ก- วี อาร์แผนภาพวี; ข -วี ที,ส-ไดอะแกรม

อะเดียแบติก 1-2 - การขยายตัวของไอน้ำในกังหันพร้อมประสิทธิภาพการทำงานภายนอกที่เป็นประโยชน์ ครั้งที่สอง;

ไอโซบาร์ 2-3 - การควบแน่นของไอน้ำเสียด้วยการกำจัดความร้อน 2 ด้วยน้ำหล่อเย็น

อะเดียแบติก 3-4 - การบีบอัดคอนเดนเสท เครื่องปั๊มน้ำถึงแรงดันเริ่มต้นในเครื่องกำเนิดไอน้ำด้วยต้นทุนงานที่จัดหาจากภายนอก / a n

ตามกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ งานที่เป็นประโยชน์ต่อรอบจะเท่ากับความแตกต่างระหว่างความร้อนที่ให้มาและความร้อนที่ถูกกำจัดออกไปในวงจร:

ประสิทธิภาพเชิงความร้อนของวงจรแรงคินถูกกำหนดตามปกติโดยสมการ

การศึกษาทางอุณหพลศาสตร์ของวัฏจักร Rankine แสดงให้เห็นว่าประสิทธิภาพส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับค่าของพารามิเตอร์ไอน้ำเริ่มต้นและขั้นสุดท้าย (ความดันและอุณหภูมิ)

ดังที่ระบุไว้ข้างต้น พลังงานของไอน้ำ (สารทำงาน) เมื่อสถานะเปลี่ยนแปลงจะได้รับการประเมินตามสะดวกด้วยค่าเอนทาลปี ดังนั้นปริมาณความร้อนที่ให้มาในกระบวนการไอโซบาริก 4-5-6-1 (ดูรูปที่ 2.2) เมื่อให้ความร้อนแก่น้ำ การกลายเป็นไอ และความร้อนสูงเกินไป (J/kg) คิวx = / (- ฉัน 2, ที่ไหน ฉัน 2- เอนทัลปีของคอนเดนเสทที่จ่ายให้กับหม้อไอน้ำ ปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาในกระบวนการไอโซบาริก 2-3 เมื่อไอน้ำควบแน่น คำถามที่ 2 = ฉัน 2 - ฉัน 2. งานที่เป็นประโยชน์ที่ทำในกังหัน

ประสิทธิภาพเชิงความร้อนของวงจร Rankine ในกรณีนี้

ปริมาณไอน้ำที่ต้องส่งผ่านกังหันเพื่อผลิตพลังงาน 1 kWh (3600 J) เช่น ตามทฤษฎี การบริโภคที่เฉพาะเจาะจงคู่

จากนั้นปริมาณการใช้ไอน้ำทั้งหมดที่กำลังไฟฟ้า เอ็น(kW) สามารถกำหนดได้โดยสูตร

การศึกษานิพจน์ (2.1) และ (2.2) แสดงให้เห็นว่า q เพิ่มขึ้น a งลดลงตามการเพิ่มขึ้น / และลดลง / 2 เช่น ด้วยการเพิ่มพารามิเตอร์ไอน้ำเริ่มต้น พีเอ็กซ์และ / และลดลงในขั้นสุดท้าย หน้า 2และ ที2.พารามิเตอร์สุดท้ายของไอน้ำเชื่อมต่อกัน เนื่องจากไอน้ำในบริเวณนี้มีความชื้น ดังนั้นการลดค่าพารามิเตอร์จึงลดลงเป็นค่าลดลง หน้า 2,เช่น แรงดันในคอนเดนเซอร์

การเพิ่มขึ้นของ / ถูกจำกัดโดยความต้านทานความร้อนของวัสดุ การเพิ่มขึ้นของ d ถูกจำกัดโดยระดับความชื้นของไอน้ำที่อนุญาตเมื่อสิ้นสุดการขยายตัว มีความชื้นสูง (เอ็กซ์>0.80...0.86) ทำให้เกิดการสึกกร่อนของชิ้นส่วนกังหัน

ปัจจุบัน พารามิเตอร์ไอน้ำต่อไปนี้ส่วนใหญ่จะใช้ในโรงไฟฟ้า: d, = 23.5 MPa (240 kgf/cm2) และ เสื้อ= 565 องศาเซลเซียส พารามิเตอร์วิกฤตยิ่งยวดยังใช้ในโรงงานนำร่องด้วย: พีเอ็กซ์= 29.4 MPa (300 กก./ซม.2) และ /| = 600...650°ซ.

ความดันในคอนเดนเซอร์ลดลงต่ำกว่าค่า หน้า 2= 3.5... 4 kPa (0.035...0.040 kgf/m2) ซึ่งสอดคล้องกับอุณหภูมิอิ่มตัว 1 2 = 26.2...28.6°C จำกัดด้วยอุณหภูมิน้ำหล่อเย็น/น้ำหล่อเย็นเป็นหลัก ซึ่งผันผวนขึ้นอยู่กับ สภาพภูมิอากาศตั้งแต่ 0 ถึง 30 °C สำหรับความแตกต่างเล็กๆ น้อยๆ 1 2 - / เย็นลง ความเข้มของการแลกเปลี่ยนความร้อนลดลง และขนาดของคอนเดนเซอร์เพิ่มขึ้น อีกทั้งมีการลดลงอีกด้วย หน้า 2ปริมาตรไอน้ำจำเพาะจะมีมากขึ้น ซึ่งนำไปสู่การเพิ่มขนาดของคอนเดนเซอร์ตลอดจนขั้นตอนสุดท้ายของกังหัน ในรูป 2.3 และ 2.4 แสดงลักษณะของอิทธิพลของการเพิ่มขึ้น d และ /| ในรูปแบบกราฟิก และดาวน์เกรด อาร์จีเกี่ยวกับประสิทธิภาพเชิงความร้อน

วงจรการปฏิรูป เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของโรงงานกังหันไอน้ำ นอกเหนือจากการเพิ่มพารามิเตอร์ไอน้ำแล้ว ยังใช้สิ่งที่เรียกว่าวงจรการสร้างใหม่ ซึ่งน้ำป้อนก่อนที่จะเข้าสู่หน่วยหม้อไอน้ำจะถูกอุ่นด้วยไอน้ำที่นำมาจากขั้นตอนกลางของ กังหันไอน้ำ. ในรูป 2.5 นำเสนอ แผนภูมิวงจรรวมโรงไฟฟ้าพลังไอน้ำพร้อมระบบทำความร้อนหมุนเวียนของน้ำป้อน โดยที่ a.|, 2และ 3 คือ สัดส่วนของไอน้ำที่สกัดได้จากกังหัน รูปภาพใน G, 5-diagram นั้นมีเงื่อนไขเนื่องจากปริมาณไอน้ำ (สารทำงาน) เปลี่ยนแปลงไปตามความยาวของเส้นทางการไหลของกังหันและไดอะแกรมถูกสร้างขึ้นด้วยปริมาณคงที่

ข้าว. 2.3.

ควรสังเกตว่าเนื่องจากความร้อนของไอน้ำที่เลือกรวมถึงความร้อนของการกลายเป็นไอถูกถ่ายโอนไปยังน้ำป้อน และความร้อนของไอน้ำเพียงบางส่วนเท่านั้นที่ใช้ในการรับงาน ไม่รวมความร้อนของการกลายเป็นไอ การสูญเสีย การทำงานอันเป็นผลมาจากการเลือกจะน้อยกว่าการเพิ่มขึ้นของเอนทาลปีของน้ำป้อนอย่างมาก ดังนั้นโดยทั่วไปประสิทธิภาพของวงจรจะเพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม ปริมาณการใช้ไอน้ำจำเพาะก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน เนื่องจากส่วนที่เลือกของไอน้ำไม่ได้มีส่วนร่วมในงานอย่างเต็มที่ และเพื่อให้ได้พลังงานตามที่กำหนด ควรเพิ่มปริมาณการใช้ไอน้ำ จริงอยู่ สถานการณ์นี้เอื้อต่อการออกแบบกังหันขั้นตอนสุดท้าย ทำให้สามารถลดความยาวของใบพัดได้

การใช้เครื่องทำความร้อนแบบสร้างใหม่ช่วยให้สามารถกำจัดเครื่องประหยัดเพื่อให้ความร้อนน้ำป้อนด้วยก๊าซไอเสียได้ หากจำเป็น โดยใช้ความร้อนของก๊าซไอเสียเพื่อให้ความร้อนแก่อากาศที่เข้าสู่เตาเผา

ข้าว. 2.4. ผลของการลดความดันในคอนเดนเซอร์ต่อปริมาณความชื้นของไอน้ำเมื่อสิ้นสุดการขยายตัว (ก)และประสิทธิภาพของวงจรแรงคิน ( ข)

ข้าว. 2.5.

ก- แผนภาพการติดตั้ง: 1 - หม้อไอน้ำ; 2 - เครื่องทำไอน้ำซุปเปอร์ฮีตเตอร์ 3 - กังหันไอน้ำพร้อมระบบสกัดไอน้ำระดับกลาง 4 - เครื่องกำเนิดไฟฟ้า 5 - เครื่องทำความร้อนแบบปฏิรูป; 6 - ปั๊ม; 7 - ตัวเก็บประจุ; 6 - รูปภาพ (มีเงื่อนไข) ของกระบวนการใน G, 5 พิกัด: /...7 จุดของแผนภาพ

การเพิ่มประสิทธิภาพเมื่อใช้การฟื้นฟูคือ

10... 15%. ในขณะเดียวกัน การประหยัดความร้อนในวงจรจะเพิ่มขึ้นตามแรงดันไอน้ำเริ่มต้นที่เพิ่มขึ้น อาร์เอ็กซ์นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่ามีการเพิ่มขึ้น พีเอ็กซ์จุดเดือดของน้ำจะเพิ่มขึ้น และด้วยเหตุนี้ ปริมาณความร้อนที่สามารถจ่ายให้กับน้ำเมื่อถูกให้ความร้อนด้วยไอน้ำที่เลือกไว้จะเพิ่มขึ้น ปัจจุบันมีการใช้ความร้อนแบบหมุนเวียนในโรงไฟฟ้าขนาดใหญ่ทุกแห่ง

วงจรโดยใช้ไอน้ำร้อนยวดยิ่งระดับกลาง (รอง) จากการวิเคราะห์วงจรการสร้างใหม่ เมื่อใช้ไอน้ำแรงดันสูง ความชื้นในกังหันเมื่อสิ้นสุดกระบวนการขยายตัวจะมีนัยสำคัญแม้ที่อุณหภูมิเริ่มต้นที่สูงมาก ในขณะเดียวกันการทำงานของกังหันบนไอน้ำเปียกเป็นสิ่งที่ยอมรับไม่ได้เนื่องจากทำให้เกิดการสูญเสียและการสึกหรอ (การกัดเซาะ) ของใบพัดกังหันเพิ่มขึ้นอันเป็นผลมาจากผลกระทบทางกลของอนุภาคความชื้นที่มีอยู่ในไอน้ำ

เมื่อใช้ไอน้ำแรงดันสูง การเพิ่มอุณหภูมิเริ่มต้นเป็นค่าที่อนุญาตด้วยเหตุผลด้านความแข็งแรงของโลหะของฮีทเตอร์ซุปเปอร์ฮีตเตอร์และกังหันไอน้ำอาจไม่เพียงพอที่จะรับประกันได้ ความชื้นที่อนุญาตไอน้ำเมื่อสิ้นสุดกระบวนการขยายตัวในกังหัน ดังนั้น ในบางขั้นตอนของการขยายตัว ไอน้ำจะต้องถูกกำจัดออกจากกังหันและนำไปอุ่นอีกครั้งในเครื่องทำความร้อนยวดยิ่งพิเศษ หลังจากนั้นไอน้ำร้อนยวดยิ่งจะถูกส่งกลับเข้าไปในกังหัน ซึ่งกระบวนการขยายตัวจะสิ้นสุดลง เป็นผลให้ในระหว่างการขยายตัวขั้นสุดท้ายของไอน้ำจนถึงแรงดันที่ยอมรับในทางปฏิบัติ ความชื้นจะไม่เกินค่าที่อนุญาต

โรงงานกังหันไอน้ำที่ใช้วิธีนี้เรียกว่าโรงงานที่มีไอน้ำร้อนยวดยิ่งระดับกลาง ที่ การตัดสินใจเลือกที่ถูกต้องแรงดันในการสกัดด้วยไอน้ำสำหรับอุณหภูมิความร้อนยวดยิ่งระดับกลางและอุณหภูมิความร้อนยวดยิ่งระดับกลางไม่เพียงแต่ป้องกันการเกิดความชื้นด้วยไอน้ำมากเกินไปในตอนท้าย

ข้าว. 2.6. ไอน้ำร้อนยวดยิ่งระดับกลางในวงจร Rskin: ก- แผนภาพการติดตั้ง: 1 - หม้อไอน้ำ; 2 - เครื่องทำไอน้ำซุปเปอร์ฮีตเตอร์ 3 - กังหัน; 4 - เครื่องกำเนิดไฟฟ้า 5 - superheater ระดับกลาง (รอง) 6 - ตัวเก็บประจุ; 7 - ปั๊ม (สารอาหาร); ข- รูปภาพของกระบวนการใน ที,ส-และ /,3- พิกัด: 1...5- จุดแผนภูมิ

กระบวนการขยาย แต่ยังเพิ่มประสิทธิภาพเชิงความร้อนของการติดตั้งเพิ่มขึ้นเล็กน้อย

การใช้ไอน้ำร้อนยวดยิ่งระดับกลางหนึ่งครั้งทำให้ประสิทธิภาพเชิงความร้อนของการติดตั้งเพิ่มขึ้น 2...3% แผนภาพของโรงไฟฟ้าพลังไอน้ำที่มีไอน้ำร้อนยวดยิ่งระดับกลางแสดงไว้ในรูปที่ 1 2.6.

ข้าว. 2.7. แผนภาพการติดตั้งระบบทำความร้อนที่ง่ายที่สุด: / - หม้อไอน้ำ; 2- ซุปเปอร์ฮีตเตอร์; 3 - กังหัน; 4 - ตัวเก็บประจุ; 5- ระบบทำความร้อน; 6 และ 7 - ปั๊ม

วงจรการทำความร้อน ในกรณีที่พื้นที่ที่อยู่ติดกับโรงไฟฟ้าพลังความร้อนใช้ความร้อนจำนวนมาก ขอแนะนำให้ใช้วิธีการสร้างความร้อนและไฟฟ้าแบบผสมผสาน แทนที่จะแยกความร้อนจากโรงต้มน้ำแบบพิเศษและไฟฟ้าจากโรงไฟฟ้​​าควบแน่นไปยังพื้นที่เหล่านี้ การติดตั้งที่ให้บริการสำหรับการผลิตความร้อนและไฟฟ้าแบบรวมเรียกว่าโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วม (CHP) พวกมันทำงานตามวงจรการทำความร้อนที่เรียกว่า

แผนภาพที่ง่ายที่สุดของโรงทำความร้อนจะแสดงในรูปที่ 1 2.7 มีองค์ประกอบหลักของโรงไฟฟ้าพลังไอน้ำ ตัวเลข 5 หมายถึงตัวสิ้นเปลืองความร้อน (เช่น ระบบทำความร้อน) น้ำหล่อเย็นขับเคลื่อนด้วยปั๊ม 6 หมุนเวียนในวงจรปิดซึ่งรวมถึงตัวสิ้นเปลืองความร้อน อุณหภูมิของน้ำที่ออกจากคอนเดนเซอร์จะต่ำกว่าอุณหภูมิคอนเดนเสท /n เล็กน้อย แต่สูงพอที่จะให้ความร้อนแก่สถานที่ได้

การควบแน่นที่อุณหภูมิ ไทยถูกนำขึ้นโดยปั๊ม 7 และหลังจากการบีบอัดถูกป้อนเข้าไปในหม้อไอน้ำ 1. น้ำหล่อเย็นได้รับความร้อนเนื่องจากความร้อนของไอน้ำควบแน่นและภายใต้แรงดันที่สร้างโดยปั๊ม 6, เข้าสู่ระบบทำความร้อน 5. ในนั้นน้ำอุ่นจะให้ความร้อนแก่สิ่งแวดล้อมโดยให้อุณหภูมิห้องที่ต้องการ หลังจากออกจากระบบทำความร้อน น้ำหล่อเย็นจะเข้าสู่คอนเดนเซอร์อีกครั้งและจะถูกทำให้ร้อนอีกครั้งด้วยไอน้ำที่มาจากกังหัน

หากมีผู้ใช้ไอน้ำอุตสาหกรรมคงที่ไม่มากก็น้อย กังหันที่ทำงานด้วยแรงดันต้านโดยไม่ต้องใช้คอนเดนเซอร์

ในโรงงานให้ความร้อน วงจรดังแสดงในรูปที่ 1 2.8, กมีการใช้กังหันสามประเภท: แบบมีแรงดันต้าน หน้า 2 = 1.2... 12 บาร์ (รูปที่ 2.8, ข);สุญญากาศเสื่อมสภาพ/^ = 0.5...0.9 บาร์ (รูปที่ 2.8, วี)และควบคุมการสกัดด้วยไอน้ำ (รูปที่ 2.8, ช)

กังหันแรงดันย้อนกลับค่อนข้างเรียบง่ายขนาดเล็กและราคาถูก แต่ไม่ค่อยได้ใช้เนื่องจากปริมาณไฟฟ้าที่สร้างขึ้นด้วยความช่วยเหลือไม่ได้ขึ้นอยู่กับไฟฟ้า แต่ขึ้นอยู่กับผู้ใช้ความร้อนซึ่งไม่เสถียรมาก

กังหันที่มีสุญญากาศเสื่อมโทรมในกรณีที่ไม่มีตัวระบายความร้อน พวกเขาสามารถทำงานโดยการขยายตัวของไอน้ำไปสู่สุญญากาศลึก เช่น การควบแน่น แต่การผลิตไฟฟ้าก็ขึ้นอยู่กับการใช้ความร้อนด้วย

กังหันที่มีการสกัดแบบควบคุมไม่มี ข้อบกพร่องดังกล่าวช่วยให้คุณเปลี่ยนโหลดไฟฟ้าและความร้อนได้อย่างอิสระเช่น ทำงานตามกำหนดเวลาที่ยืดหยุ่น ส่วนใหญ่จะใช้ในโรงไฟฟ้าพลังความร้อน ในรูป 2.8, ชแสดงแผนภาพการติดตั้งดังกล่าวพร้อมระบบแยกไอน้ำแบบปรับได้ที่ d og6 (ขึ้นอยู่กับความต้องการไฟฟ้าและความร้อน) ซึ่งติดตั้งโดยใช้วาล์ว 12, ซึ่งอยู่บนเส้นแบ่งระหว่างขั้นกังหันความเร็วสูง 11 และต่ำ 13 ความดัน.

ข้าว. 2.8. วงจรการทำความร้อน (ก)และการติดตั้ง 3 แบบ: แบบมีแรงดันต้าน (ข)สูญญากาศที่เสื่อมสภาพ (เข้า) และการสกัดแบบปรับได้

/... 10 - จุดไดอะแกรม ครั้งที่สอง- ส่วนหนึ่งของกังหันแรงดันสูง 12 - ควบคุมปริมาณไอน้ำที่สกัดได้ 13 - ส่วนหนึ่งของกังหันแรงดันต่ำ

วงจรการทำความร้อนใน ที, ส-แผนภาพแสดงในรูป 2.9. พื้นที่ของเส้นขอบที่ล้อมรอบด้วยเส้นหนาสอดคล้องกับความร้อน คิว ไม่ „,ดัดแปลงเป็นงานเครื่องกลในกังหัน พื้นที่ที่อยู่ใต้รูปร่างที่ระบุและสอดคล้องกับปริมาณความร้อน ไตรมาสที่ 2,ถูกนำออกไปโดยน้ำหล่อเย็น ในกรณีนี้ทางทฤษฎีจะไม่สูญหายไปอย่างไร้ประโยชน์ แต่ใช้สำหรับให้ความร้อน ดังนั้นปริมาณความร้อนที่มีประโยชน์ทั้งหมดจึงประกอบด้วยพื้นและ ถาม 2 ?

ข้าว. 2.9. ภาพวงจรการทำความร้อนใน ที,แผนภาพ z

ประสิทธิภาพเชิงความร้อนของวงจรการทำความร้อนต่ำกว่าประสิทธิภาพเชิงความร้อนของวงจรการควบแน่นที่สอดคล้องกัน ซึ่งไอน้ำจะขยายตัวในกังหันให้มีแรงดันต่ำมาก (/> 2 = 3 ... 5 kPa) ในขณะที่สร้างงานที่มีประโยชน์และ จะถูกแปลงเป็นคอนเดนเสทในเครื่องทำความเย็น และนำออกจากในคอนเดนเซอร์ ความร้อนจะสูญเสียไปกับน้ำหล่อเย็นจนหมด สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าในวงจรโคเจนเนอเรชั่นจะมีแรงดันไอน้ำสุดท้าย หน้า 2เหนือกว่าอย่างเห็นได้ชัด ความดันปกติในคอนเดนเซอร์ของกังหันไอน้ำที่ทำงานในวงจรการควบแน่น แรงกดดันเพิ่มขึ้น หน้า 2,ดังที่เห็นได้จากแผนภาพ ช.5 (ดูรูปที่ 2.9) จะมีปริมาณความร้อนลดลงตามไปด้วย คิว ไม่ „,ใช้ใน กังหันไอน้ำ(ลดพื้นที่. 1-2-3-4-5), และปริมาณความร้อนที่เพิ่มขึ้น ไตรมาสที่ 2,พัดพาไปด้วยน้ำหล่อเย็น (เพิ่มขึ้นในพื้นที่ 1-5-4"-ก)และเป็นผลให้ - Hz ลดลง

ในส่วนที่เกี่ยวข้องกับวงจรการทำความร้อน ประสิทธิภาพเชิงความร้อนไม่สามารถทำหน้าที่เป็นตัววัดประสิทธิภาพได้ครบถ้วน เนื่องจากไม่ได้คำนึงถึงการใช้ประโยชน์โดยผู้บริโภคในส่วนนั้นของความร้อนที่ไม่ได้ถูกแปลงเป็นงาน เช่น ความอบอุ่น ไตรมาสที่ 2

ดังนั้นในการประเมินประสิทธิภาพของวงจรการทำความร้อนจึงใช้สิ่งที่เรียกว่าสัมประสิทธิ์การใช้ความร้อนซึ่งเป็นอัตราส่วนของปริมาณความร้อนที่มีประโยชน์ทั้งหมดที่ใช้ (เช่น ปริมาณความร้อนที่แปลงเป็นงานและเท่ากับ q n0 ″,และความร้อนที่ผู้บริโภคใช้โดยไม่แปลงเป็นงานเท่ากับ คำถามที่ 2)ถึงปริมาณความร้อนทั้งหมดที่จ่ายให้กับตัวเครื่อง:

ตามทฤษฎีแล้วตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา คิวที= P0L + ไตรมาสที่ 2,สัมประสิทธิ์นี้เท่ากับหนึ่ง ในทางปฏิบัติค่าของมันอยู่ระหว่าง 0.65 ถึง 0.7

สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าในวงจรการทำความร้อน ระดับการใช้ความร้อนจะสูงเกือบสองเท่าของในรอบการควบแน่นเพียงอย่างเดียว ดังนั้นวิธีการสร้างความร้อนและพลังงานไฟฟ้าแบบผสมผสานจึงประหยัดกว่าวิธีการสร้างแบบแยกกันมาก