Файл: Васильев В.К. Термодинамические основы исследовательского проектирования судовых энергетических установок.pdf

откуда

Это последний регенеративный подогреватель, и в него из водо­ сборника главного конденсатора поступает конденсат, количество которого определяется формулой

“ к = а, п Я1

Я! + xi

Последовательный расчет подогревателей от П 1 до Пг дает отно­

чины тг и qr при значениях т от 1 до г. Исходя из сделанных расчетов, запишем значения указанных определяющих величин:

Кроме того, произведения, входящие в найденные выше значе­

Рассматривая полученные расчетные формулы, можно видеть, что при заданном на диаграмме iV-s процессе расширения в проточ­ ной части турбоагрегата (см. рис. 60), задаваясь любой точкой от­ бора пара на политропе, мы получаем однозначно по формуле (447)

.значение qr, но формула (446) не дает однозначной величины %г. Здесь известно значение tSr, но неизвестно /S(r+I), и расчетчик полу­ чает свободу выбора степени нагрева питательной воды в отдельных регенеративных подогревателях. Можно использовать эту свободу в целях получения наивысшего к. п. д. регенеративного цикла. Прежде всего следует обратить внимание на число z ступеней регене­ ративного подогрева (в схеме рис. 60 это число является вместе с тем числом подогревателей-смесителей). Задаваясь одинаковым повыше­ нием температуры нагрева питательной воды во всех подогревателях,

361

Прибавив к написанным выше выражениям формулу (449), мы: сделали расчет схемы, представленной на рис. 60, однозначным и определенным. Подставляя различные значения числа г в формулу (449), можно для каждого из этих значений произвести полный рас­ чет регенеративного цикла и получить его к. п. д. при различных значениях г. Отметим, что при г = 0 тот же цикл будет работать без, регенерации. Сравнивая с ним циклы при других значениях z„ можно показать влияние числа ступеней подогрева гяа к. п. д. цикла..

го цикла, и нецелесообразно решать его в начальной стадии общего проектирования установки. Нельзя забывать, что размещение подо­ гревателей на линии главного конденсата тесно связано с назначением мест регенеративных отборов пара из проточной части турбоагрегата. Поэтому могут встретиться два случая проектной работы. Первый относится к проектированию энергетической установки и выбору принципиальной тепловой схемы цикла при желании воспользоваться главными частями энергетического оборудования, выпускаемого промышленными предприятиями. Сюда относится и турбоагрегат. Каталоги и проспекты промышленных предприятий, предлагающих необходимое оборудование для таких сложных и уникальных объ­ ектов, как турбоагрегат, обычно детально фиксируют конструктив­ ные формы турбоагрегата. Указываются не только места отбора пара для регенеративного подогрева питательной воды, но и давления в точках отбора, причем для каждой машины предлагается политропный процесс расширения. То же касается и назначения темпера­

362

туры регенеративного подогрева питательной воды t„, в. При таких условиях нельзя заранее задавать изменяемость величины тг в подо­ гревателях. Она получается в процессе расчетов регенеративного цикла и определяется прежде всего конструктивными формами турбоагрегата в его проточной части и в его тепловых расчетах. Исследования взаимозависимости величин хг и qr в действующих энергетических установках показывают, что она очень мало влияет на к. п. д. цикла, поэтому выше и было высказано мнение об этой взаимозависимости как о второстепенном факторе.

Разумеется, дело обстоит иначе, если установка новая и для нее должен быть спроектирован турбоагрегат. В таком случае в процессе общего проектирования установки следует прежде всего выбрать и рассчитать процесс расширения рабочего агента. Должен быть получен ход процесса расширения, включая регенерацию, если она предусмотрена. В порядке общего проектирования должна быть выбрана и спроектирована тепловая схема цикла и намечены все потоки рабочего агента в цикле. Эта схема должна быть рассчитана с учетом обратимости основных процессов цикла. Таким же должен быть и процесс регенеративного подогрева питательной воды. Сле­ довательно, в рассматриваемой стадии проектирования надо считать регенеративный подогрев идущим непрерывно, как плавный (несту­ пенчатый) процесс нагрева конденсата паром отборов из главного турбоагрегата от температуры tKдо температуры th, в, которая должна быть обоснованно выбрана. Как мы видели, такой расчет соответ­ ствует принятию бесконечно большого числа ступеней подогрева при бесконечно малых величинах отборов. Такой расчет процесса можно сделать по типу установки, показанной на рис. 60.

Термодинамический выигрыш подогрева питательной воды ос­ нован на том, что при высокой температуре регенеративного подо­ грева воды tn в ее последующий нагрев, испарение и перегрев пара от внешнего источника происходит при более высокой средней тем­ пературе теплообмена, чем в том же цикле без регенерации. Так как при этом температура tK (наинизшая в цикле) не меняется, то из-за

лива АВ на работу установки. Если принять бесконечно большое число ступеней подогрева, то экономия в расходе топлива получится максимальной ДВмакс. На рис. 63 величина АВмакс дана в процентах к расходу топлива при отсутствии регенеративного подогрева пита­ тельной воды:

263

при различных давлениях р 0 начала процесса расширения и при двух значениях температуры пара в этой точке: t 0 — 500 и t0 = 550° С. Зависимость экономии топлива от начальных параметров процесса расширения объясняется увеличением tn, в при росте начального давления р 0. Как видим, повышение начальной температуры t0 вызывает некоторое снижение ДВмакс.

В начале проектирования энергетической установки следует рассчитать процессы идеального цикла, в том числе и процесс регене­ ративного подогрева питательной воды, при z = оо, чтобы выбрать затем число г в реальной установке путем сравнения эффективности

Рис. СЗ. Максимально возможное. сокращение расхода топлива'за счет регенеративного подогрева питательной воды.

регенеративного подогрева в действительных условиях с известной максимальной эффективностью, которая получается на основе рас­ четов при z = o o . Произведя, например, такое сравнение при на­

= tK до /п. в = ts0. В первом случае указанное отношение разностей энтальпий равно нулю, во втором — единице. Построив на рис. 64 зависимость

сможем сразу оценить влияние температуры регенеративного подо­ грева питательной воды на экономию в расходе топлива. Конечно, кривые рис. 64 построены только для заданных параметров рабочего агента, но они правильно отражают закономерности и для других

364

параметров, поэтому с некоторым приближением ими можно поль­ зоваться и в таких случаях.

Кривые, приведенные на рис. 64, позволяют сделать заключение, что оптимальная температура tw в тем выше, чем больше число сту­ пеней подогрева. Это связано с уменьшением подогрева в каждой ступени и соответствующим снижением разности температур теп­ лообмена в реальных условиях.

Пользуясь графиком на рис. 64, можно с достаточной уверен­ ностью выбрать число ступеней подогрева при заданных параметрах

смотреть экономическое обоснование степени подогрева главного конденсата в отдельных регенеративных подогревателях.

Если вспомнить, что задав величину температурной разности на линии подогрева конденсата, мы получим увеличивающиеся по­ тери по мере снижения температурного уровня в подогревателях, то станет ясно, что число ступеней подогрева в области низких тем­ пературных уровней должно быть увеличенным, а в области высоких температурных уровней — уменьшенным.

Обозначим Т х, Тг, . . ., Tjt . . ., Тг — абсолютные температуры выхода подогреваемого конденсата из подогревателей с такими же подстрочными индексами (или, что то же самое, с индексами отборов из проточной части турбоагрегата). Почти оптимальное разделение по ступеням подогрева достигается при соблюдении условия

365