Loji kuasa wap. Kitaran loji kuasa wap

LOJI KUASA STIM

Loji kuasa wap (SPU) bertujuan untuk menerima tenaga elektrik dan wap air, pergi ke keperluan pengeluaran perusahaan perindustrian. Pada masa ini, semua loji kimia utama dan gabungan mempunyai CSP mereka sendiri.

Rajah 20 menunjukkan gambarajah skematik loji kuasa wap. PSU terdiri daripada dandang stim (1.1"), turbin stim (2), pemeluwap (3) dan pam suapan (4). Dandang stim ialah struktur kejuruteraan yang kompleks. Hanya dua elemennya ditunjukkan secara bersyarat dalam rajah - dram dandang (1) dan pemanas lampau (1").

nasi. dua puluh. gambarajah litar loji kuasa wap

Operasi pemasangan adalah seperti berikut. Air suapan (kondensat dan air yang kembali dari loji) dipam oleh pam (4) ke dalam dram dandang stim (1). Dalam dram, disebabkan oleh haba kimia bahan api yang dibakar dalam relau dandang (relau tidak ditunjukkan dalam Rajah 3), dan dalam beberapa kes, disebabkan oleh potensi tenaga sumber tenaga sekunder yang mudah terbakar atau suhu tinggi , air pada tekanan malar bertukar menjadi wap tepu basah (Х = 0, 9 - 0.95). Kemudian wap tepu basah memasuki pemanas lampau dandang (1"), di mana ia dipanaskan lampau pada suhu yang telah ditetapkan. Stim panas lampau dihantar ke turbin stim (2). Di sini ia mengembang secara adiabatik untuk mendapatkan kerja yang berguna yang ditukarkan kepada tenaga elektrik melalui penjana. Turbin moden mempunyai beberapa pengekstrakan yang melaluinya stim diarahkan kepada keperluan teknologi bengkel perusahaan industri. Selepas turbin, wap ekzos dihantar ke pemeluwap (3). Kapasitor adalah perkara biasa penukar haba shell dan tiub, tujuan utamanya adalah untuk mencipta vakum di belakang turbin. Ini membawa kepada peningkatan penurunan haba dalam turbin, yang meningkatkan kecekapan kitaran PSU. Dalam pemeluwap, disebabkan oleh penyingkiran haba dari stim ekzos ke air penyejuk, ia terkondensasi. Kondensat yang terhasil dipam (4) kembali ke dalam dram dandang.

nasi. 21. Kitaran P.S.U. dalam gambar rajah P - υ dan T - S

Pada rajah. 21 menunjukkan kitaran PSU dalam rajah P - υ dan T - S. Dalam rajah ini, garisan 1–2–3–4 sepadan dengan proses isobarik untuk mendapatkan wap panas lampau dalam dandang stim. Bahagian 1-2 mencirikan proses pemanasan air suapan ke takat didih, bahagian 2-3 sepadan dengan proses pengewapan, i.e. perubahan air kepada wap, bahagian 3-4 mencirikan proses pemanasan terlampau stim. Talian 4-5 mencerminkan proses adiabatik pengembangan wap dalam turbin. Segmen 5-6 - proses isobarik pemeluwapan wap dalam pemeluwap. Talian 6-1 mencirikan proses meningkatkan tekanan air suapan dalam pam. Proses meningkatkan tekanan air dalam pam boleh dikatakan berjalan pada suhu malar dan tanpa pertukaran haba dengan persekitaran. Di samping itu, memandangkan cecair boleh dikatakan tidak boleh mampat, ini juga boleh dianggap isochoric. Di bawah keadaan ini, proses 6-1 diteruskan pada q = 0, T = const, υ = P - υ dan T - S dan S = P - υ dan T - S. Oleh itu, garisan 6-1 dalam T - S rajah diubah menjadi titik .

Apabila menganalisis kitaran loji kuasa wap, konsep berikut diperkenalkan:

1. Kerja teknikal turbin. Di bawah kerja teknikal turbin memahami operasi semua proses kitaran termodinamik.

Untuk proses isobarik 1-4 kita ada:

(7.12)

Dalam proses pengembangan adiabatik stim dalam turbin:

Dengan proses pemeluwapan isobarik dalam pemeluwap:

(7.14)

Untuk proses 6-1, yang mencirikan operasi teknikal pam pada q = 0,

T = const, υ = const dan S = const, kita dapat

Akibatnya:

2. Kerja kitaran. Kerja kitaran ditakrifkan sebagai perbezaan antara kerja teknikal tiub dan kerja yang dibelanjakan oleh pam.

Penilaian kecekapan kitaran CCP dijalankan menggunakan faktor kecekapan kitaran. Terdapat kecekapan kitaran relatif haba dan dalaman. Kecekapan haba kitaran difahami sebagai nisbah kerja kitaran kepada haba yang dibekalkan daripada sumber atas. Kerja kitaran ditentukan oleh formula (7.17). Sumber haba atas dalam kes ini ialah gas serombong yang diperoleh dalam proses pembakaran bahan api, atau V.E.R suhu tinggi.

Haba dari sumber atas ke bendalir kerja ( q 1) dibekalkan kepada dandang stim dalam proses 1-2-3-4. Haba ini secara berangka sama dengan:

Dalam kes ini, kecekapan haba kitaran PSU boleh ditulis dengan cara berikut:

(7.19)

Dalam amalan, apabila menganalisis kerja PSU, formula sering digunakan yang tidak mengambil kira kerja pam, kerana kekecilannya berbanding dengan kerja teknikal kitaran:

(7.20)

di mana Δh ialah penurunan haba dalam turbin.

Dalam kitaran CCS sebenar, proses pengembangan adiabatik dalam muncung turbin stim tidak dapat dipulihkan. Ketakterbalikan dikaitkan dengan peningkatan entropi, jadi penurunan haba sebenar Δh d kurang teori ∆h. Pada rajah. 22 menunjukkan kehilangan haba teori dan sebenar dalam turbin stim dalam rajah h-S.

nasi. 22. Perwakilan grafik penurunan haba dalam turbin pada rajah h - S.

Kecekapan terma kitaran sebenar CCS ditentukan oleh ungkapan.

Dalam loji kuasa wap, wap pelbagai cecair (air, merkuri, dll.) digunakan sebagai cecair kerja, tetapi selalunya wap air.

Dalam dandang stim loji kuasa stim (1) disebabkan oleh bekalan haba S1, diperoleh kerana pembakaran bahan api dalam relau, stim terbentuk pada tekanan malar p 1(Gamb. 33). Dalam pemanas lampau (2), ia juga dipanaskan dan masuk ke dalam keadaan wap panas lampau. Dari superheater, wap masuk enjin stim(3) (contohnya, dalam turbin stim), di mana ia dikembangkan sepenuhnya atau sebahagiannya kepada tekanan p 1 dengan kerja yang bermanfaat L1. Stim ekzos dihantar ke pemeluwap (4), di mana ia terpeluwap sepenuhnya atau sebahagiannya pada tekanan malar. p 2. Pemeluwapan wap berlaku akibat pertukaran haba antara stim ekzos dan penyejuk yang mengalir melalui pemeluwap-penyejuk (4).

Selepas penyejuk, wap pekat memasuki salur masuk pam (5), di mana tekanan cecair meningkat daripada nilai p 2 kepada nilai asal p 1 selepas itu cecair memasuki dandang stim (1). Kitaran pemasangan ditutup. Jika pemeluwapan separa wap ekzos berlaku di dalam peti sejuk (4), maka pemampat digunakan sebagai ganti pam (5) dalam loji kuasa wap, di mana tekanan campuran wap-air juga meningkat dengan p 2 sebelum ini p 1. Walau bagaimanapun, untuk mengurangkan kerja mampatan, adalah dinasihatkan untuk memekatkan sepenuhnya wap dalam pemeluwap dan kemudian memampatkan bukan campuran wap-air, tetapi air yang meninggalkan pemeluwap. Kitaran yang diterangkan bagi loji kuasa wap dipanggil kitaran Rankine (Rajah 34).

Kitaran Rankine terdiri daripada isobar ( 4–1 ), di mana haba dibekalkan kepada pemanas, adiabats ( 1–2 ) pengembangan stim dalam turbin stim, isobar ( 2–3 ) penyingkiran haba dalam peti sejuk-kondenser dan isokor ( 3–4 ) meningkatkan tekanan air dalam pam. baris ( 4-a) pada isobar sepadan dengan proses meningkatkan suhu cecair selepas pam ke takat didih pada tekanan p 1. Plot ( a-b) sepadan dengan perubahan cecair mendidih kepada wap tepu kering, dan bahagian ( b–1) - proses bekalan haba dalam pemanas lampau untuk penukaran wap tepu kering kepada panas lampau.

nasi. 34. Kitaran Rankine dalam koordinat p-v (tetapi) Dan T-s (b)

Kerja yang dilakukan oleh stim dalam turbin adalah sama dengan perbezaan antara entalpi stim sebelum dan selepas turbin.

Kerja yang dibelanjakan untuk memampatkan air dalam pam juga ditentukan oleh perbezaan dalam entalpi bendalir kerja pada titik (4) dan (3).

Dalam koordinat p-v kerja ini ditentukan oleh kawasan e-3-4-f(Gamb. 34a). Kerja ini sangat kecil jika dibandingkan dengan kerja turbin.

Kerja berguna kitaran adalah sama dengan kerja turbin tolak kerja yang dibelanjakan pada pemacu pam w N

Jumlah haba tertentu q 1, disimpulkan dalam dandang dan pemanas lampau, ditentukan daripada undang-undang pertama termodinamik (tiada kerja dilakukan) sebagai perbezaan dalam entalpi bendalir kerja dalam proses bekalan haba

di mana h 4– entalpi air panas pada salur masuk ke dandang stim pada tekanan p 2 boleh dikatakan sama dalam magnitud dengan entalpi air mendidih pada titik (3),
mereka. h 4 @ h 3.

Membandingkan nisbah, kita boleh menentukan kecekapan terma kitaran Rankine sebagai nisbah kerja berguna yang diterima dalam kitaran kepada jumlah haba yang dibekalkan.

. (309)

Satu lagi ciri penting kuasa wap pemasangan– penggunaan wap tertentu d, yang mencirikan jumlah stim yang diperlukan untuk menjana 1 kWj tenaga ( 3600 J), dan diukur dalam .

Penggunaan wap khusus dalam kitaran Rankine ialah

. (310)

Penggunaan stim khusus menentukan saiz unit: lebih besar, lebih banyak stim perlu dijana untuk mendapatkan kuasa yang sama.

Cara untuk meningkatkan kecekapan loji kuasa wap

Kecekapan terma kitaran Rankine, walaupun dalam pemasangan dengan parameter stim yang tinggi, tidak melebihi 50 % . Dalam pemasangan sebenar, disebabkan oleh kehadiran kerugian dalaman dalam motor, nilai kecekapan adalah lebih rendah.

Terdapat dua cara untuk meningkatkan kecekapan loji kuasa wap: meningkatkan parameter stim sebelum turbin dan merumitkan skim loji kuasa wap.

1 – penjana stim; 2 - pemanas lampau; 3 - turbin stim;
4 - kapasitor; lima - pam suapan; 6 - pengguna haba

Arah pertama membawa kepada peningkatan penurunan haba dalam proses pengembangan stim dalam turbin ( h 1 - h 2) dan, sebagai hasilnya, kepada peningkatan dalam kerja khusus dan kecekapan kitaran. Dalam kes ini, pemindahan haba merentasi turbin h1-h2 boleh ditingkatkan lagi dengan menurunkan tekanan belakang dalam pemeluwap loji, i.e. mengurangkan tekanan r 2 . Meningkatkan kecekapan loji kuasa wap dengan cara ini dikaitkan dengan penyelesaian beberapa masalah teknikal yang sukar, khususnya, penggunaan bahan aloi tinggi, bahan tahan panas untuk pembuatan turbin.

Kecekapan menggunakan loji kuasa wap boleh ditingkatkan dengan ketara dengan menggunakan haba stim ekzos untuk pemanasan, bekalan air panas, bahan pengeringan, dsb. Untuk tujuan ini, air penyejuk yang dipanaskan dalam pemeluwap (4) (Rajah 35). ) tidak dibuang ke dalam takungan, tetapi dipam melalui pemasangan pemanasan pengguna haba (6) . Dalam pemasangan sedemikian, stesen menjana tenaga mekanikal dalam bentuk kerja yang berguna. L1 pada aci turbin (3) dan haba Q dll. untuk pemanasan. Loji sedemikian dipanggil gabungan haba dan loji kuasa ( CHP). Penjanaan gabungan tenaga haba dan elektrik adalah salah satu kaedah utama untuk meningkatkan kecekapan pemasangan terma.

Adalah mungkin untuk meningkatkan kecekapan loji kuasa wap berbanding kitaran Rankine dengan menggunakan kitaran penjanaan semula yang dipanggil.
(Gamb. 36). Dalam skema ini, air suapan yang memasuki dandang (1) dipanaskan oleh stim yang diambil sebahagian daripada turbin (3) . Mengikut skema ini, wap yang diperolehi dalam dandang (1) dan dipanaskan lampau dalam pemanas lampau (2) dihantar ke turbin (3), di mana ia dikembangkan kepada tekanan dalam pemeluwap (4). Walau bagaimanapun, sebahagian daripada wap selepas ia melakukan kerja dari turbin dihantar ke pemanas penjanaan semula (6) , di mana, akibat pemeluwapan, ia menjadi panas air suapan dibekalkan oleh pam (5) ke dandang (1) .

Kondensat itu sendiri selepas pemanas regeneratif memasuki salur masuk pam (5) atau kondensat 4, di mana ia bercampur dengan kondensat stim yang telah melalui semua peringkat turbin. Oleh itu, jumlah air suapan yang sama memasuki dandang kerana ia meninggalkannya dalam bentuk stim. Daripada rajah (Rajah 37) dapat dilihat bahawa setiap kilogram stim yang memasuki turbin mengembang daripada tekanan. p 1 sehingga tekanan p 2, melakukan kerja w 1 \u003d h 1 -h 2. Kukus dalam kuantiti ( 1-g) pecahan kilogram mengembang kepada tekanan akhir p 3, melakukan kerja w 2 \u003d h 2 -h 3. Jumlah kerja 1 kg stim dalam kitaran penjanaan semula ialah

di manakah pecahan wap yang diekstrak daripada turbin dan dibekalkan kepada penjana semula.

nasi. 37. Graf pengembangan adiabatik stim dalam turbin dengan pengekstrakan pertengahan ( tetapi) dan perubahan dalam jumlah stim ( b)

Persamaan menunjukkan bahawa penggunaan pemulihan haba membawa kepada penurunan kerja khusus pengembangan berbanding kitaran Rankine dengan parameter stim yang sama. Walau bagaimanapun, pengiraan menunjukkan bahawa kerja dalam kitaran penjanaan semula berkurangan dengan lebih perlahan daripada penggunaan haba untuk pengeluaran stim dengan kehadiran penjanaan semula, jadi kecekapan loji kuasa wap dengan pemanasan semula adalah lebih tinggi daripada kecekapan kitaran konvensional.

Penggunaan wap pada tekanan tinggi dan ultra tinggi untuk meningkatkan kecekapan pemasangan menghadapi kesukaran yang serius: kelembapannya pada peringkat terakhir turbin ternyata sangat tinggi sehingga mengurangkan kecekapan turbin dengan ketara, menyebabkan hakisan bilah, dan boleh menyebabkannya gagal. Oleh itu, dalam pemasangan dengan parameter stim yang tinggi, perlu menggunakan pemanasan lampau stim perantaraan yang dipanggil, yang juga membawa kepada peningkatan kecekapan pemasangan (Rajah 38).

nasi. 38. Skim loji kuasa wap dengan pemanasan semula wap perantaraan:

1 – penjana stim; 2 - pemanas lampau; 3 - turbin tekanan tinggi(TVD); 4 - turbin tekanan rendah(TND); 5 - kapasitor; 6 - pam suapan; 7 - pemanas lampau perantaraan; 8 - pengguna

Dalam loji janakuasa wap dengan pemanasan semula wap, selepas pengembangan dalam turbin tekanan tinggi (3), wap dilepaskan ke dalam pemanas lampau khas (7) , di mana ia dipanaskan semula pada tekanan r rp kepada suhu yang biasanya lebih rendah daripada suhu t1.Stim panas melampau memasuki turbin tekanan rendah (4), mengembang di dalamnya ke tekanan akhir p 2 dan masuk ke dalam pemeluwap (5) (Gamb. 39).

Kelembapan wap selepas turbin dengan kehadiran stim terlalu panas adalah jauh lebih rendah daripada yang akan berlaku tanpanya ( x1 >x2) (Gamb. 39). Penggunaan pemanasan semula dalam keadaan sebenar memberikan peningkatan kecekapan sebanyak lebih kurang 4 % . Keuntungan ini diperolehi bukan sahaja dengan meningkatkan kecekapan relatif turbin tekanan rendah, tetapi juga dengan meningkatkan jumlah kerja pengembangan stim melalui turbin tekanan rendah dan tinggi. Hakikatnya ialah jumlah segmen dan , mencirikan operasi turbin tekanan tinggi dan rendah, masing-masing, adalah lebih besar daripada segmen 1 –e, yang mencirikan kerja pengembangan dalam turbin pemasangan, di mana pemanasan semula stim tidak digunakan (Rajah 39). b).

nasi. 39. Proses pengembangan wap dalam pemasangan dengan pemanasan semula

Kitaran penyejukan

Unit penyejukan direka bentuk untuk menyejukkan badan kepada suhu di bawah suhu ambien. Untuk menjalankan proses sedemikian, perlu mengeluarkan haba dari badan dan memindahkannya ke alam sekitar kerana kerja yang dibekalkan dari luar.

Unit penyejukan digunakan secara meluas dalam industri gas semasa menyediakan gas untuk pengangkutan dalam pemasangan latihan bersepadu gas (UKPG), untuk penyejukan gas di stesen pemampat saluran paip gas utama, diletakkan di kawasan permafrost, semasa pemprosesan gas asli, apabila menerima dan menyimpan gas asli cecair, dsb.

Secara teorinya, kitaran penyejukan yang paling menguntungkan ialah kitaran Carnot terbalik. Walau bagaimanapun, kitaran Carnot unit penyejukan tidak digunakan kerana kesukaran reka bentuk yang timbul dalam pelaksanaan kitaran ini, dan, sebagai tambahan, pengaruh kehilangan kerja yang tidak dapat dipulihkan dalam penyejuk sebenar adalah sangat besar sehingga menafikan faedah kitaran Carnot.

tujuan: menukar haba kepada kerja.

Termodinamik tidak melarang perubahan sedemikian, kerana mengikut undang-undang pertama termodinamik

du = dq – dw → dw = dq – du. (6.1)

Oleh itu, kerja dw > 0 boleh diperolehi sama ada/dan dengan membekalkan haba dq > 0 atau/dan dengan mengurangkan tenaga dalaman du< 0.

DALAM teknologi kimia dan tenaga, loji kuasa haba digunakan sebagai sumber tenaga untuk pemampat, pam vakum, kipas dan peniup gas, pam untuk cecair yang bergerak, untuk memandu penghancur dan pengisar lain. Dalam sektor tenaga, loji kuasa haba digunakan untuk menghasilkan tenaga elektrik dan haba untuk pemanasan.

1. Enjin pembakaran dalaman.

Enjin ini dibezakan oleh jenis bahan api kepada petrol dan diesel. Pada rajah. 6.1 menunjukkan rajah penunjuk kitar enjin petrol.

nasi. 6.1. Rajah Penunjuk Enjin Petrol pembakaran dalaman.

A1 - proses sedutan campuran wap-udara ke dalam isipadu silinder;

1 - 2 - pemampatan campuran ini; pada titik 2, pengujaan percikan peranti pencucuhan (lilin);

2 - 3 - kilat (letupan) wap petrol bercampur dengan oksigen atmosfera;

3 - 4 - proses pengembangan politropik gas serombong;

pada titik 4 - pembukaan injap ekzos;

4 - 1 proses gas ekzos ke atmosfera.

Pada rajah. 6.2 menunjukkan rajah penunjuk enjin diesel pembakaran dalaman.

nasi. 6.2. Gambar rajah penunjuk enjin pembakaran dalaman diesel.

A1 - proses sedutan udara bersih dari atmosfera ke dalam silinder enjin;

1 - 2 - proses pemampatan udara; pada titik 2 - suntikan bahan api diesel ke dalam silinder;

2 - 3 - pembakaran bahan api; 3 - 4 - proses pengembangan politropik;

v. 4 - membuka injap ekzos; 4 - 1 - gas serombong ekzos ke atmosfera.

Ia boleh ditunjukkan bahawa kecekapan haba η t enjin pembakaran dalaman sangat bergantung pada nisbah mampatan p 1 / p 2 (lihat Rajah 6.1 dan 6.2): ​​​​lebih besar darjah ini, lebih besar η t. Untuk enjin petrol, nisbah mampatan dihadkan oleh takat kilat spontan wap petrol bercampur dengan oksigen atmosfera. Oleh itu, campuran wap-udara perlu dimampatkan kepada suhu di bawah takat kilat, dan pembakaran itu sendiri (jenis bahan letupan) dimulakan menggunakan percikan api dalam palam cahaya.

Enjin diesel memampatkan udara bersih, nisbah mampatan dalam enjin sedemikian hanya terhad oleh sifat kekuatan bahan untuk pembuatan enjin. Oleh itu, nisbah mampatan dalam enjin diesel adalah jauh lebih besar daripada nisbah mampatan dalam enjin petrol dan, oleh itu, η t juga.

Untuk enjin petrolη ≈ 25% - 30%, untuk diesel η ≈ 40% - 45%. Ini bermakna daripada 10 liter petrol dalam tangki, hanya 2.5 liter akan digunakan untuk pergerakan sebenar kereta, dan selebihnya akan dibelanjakan untuk memanaskan atmosfera dan pencemaran alam sekitar. Tetapi untuk enjin diesel, sedikit kurang daripada separuh bahan api akan dibelanjakan dengan faedah, dan selebihnya akan menjadi kerugian.

2. Loji kuasa wap.

Pada rajah. 6.3 menunjukkan skim teknologi loji kuasa wap untuk pengeluaran tenaga elektrik.

Stim tekanan tinggi dan suhu (lihat t. 1) dimasukkan ke dalam muncung turbin (lihat kuliah 5), di mana tenaga potensi stim ditukar menjadi tenaga kinetik aliran wap (kelajuan aliran - supersonik). Tenaga kinetik aliran supersonik ditukar pada bilah turbin kepada tenaga kinetik putaran roda turbin dan ke dalam kerja penjanaan elektrik.

Pada rajah. 6.3 menunjukkan satu turbin, sebenarnya turbin mempunyai beberapa peringkat pengembangan stim.

Selepas turbin (lihat t. 2), stim dihantar ke pemeluwap. Ini adalah penukar haba konvensional, air penyejuk melewati di dalam paip, di luar - wap air, yang terkondensasi, air menjadi cecair (lihat v.3).

nasi. 6.3. Gambarajah skematik loji kuasa wap.

Air ini memasuki pam suapan, di mana tekanan meningkat kepada nilai nominal (reka bentuk) (lihat t. 4).

Selanjutnya, air dengan tekanan tinggi dihantar ke unit dandang (dalam Rajah 6.3 ia dibulatkan dengan garis putus-putus). Dalam unit ini, air mula-mula dipanaskan ke takat didih daripada gas serombong dari relau dandang, kemudian ia memasuki paip dandang, di mana perubahan fasa berlaku sehingga keadaan wap tepu kering (lihat titik 5 dalam Rajah 6.3).

Akhirnya, wap tepu kering pergi ke pemanas lampau yang dipanaskan oleh gas serombong dari relau. Keadaan wap di alur keluar pemanas lampau dicirikan oleh titik 1. Ini menutup kitaran (lihat kuliah 4). Kitaran loji kuasa wap ini dicadangkan oleh jurutera Jerman Rankin, dan oleh itu ia dipanggil kitaran Rankine.

Pertimbangkan kitaran Rankine pada tiga rajah termodinamik p - v, T - s, h - s (lihat Rajah 6.4).

nasi. 6.4. Kitaran Rankine pada gambar rajah termodinamik.

Penomboran mata bertepatan dengan penomboran dalam Rajah. 6.3.

Proses 1 - 2 - pengembangan wap dalam muncung turbin;

2 - 3 - proses pemeluwapan wap; 3 - 4 - proses dalam pam suapan;

4 - 5 - proses pemanasan air dan pendidihannya; 5 - 1 - proses pemanasan terlampau stim.

Kawasan-kawasan rajah tersebut dilorekkan, yang luasnya secara berangka sama dengan kerja dan haba setiap kitaran, dan q c = w c.

daripada skim teknologi dalam rajah. 6.3 dan gambar rajah T - s dalam rajah. 6.4 ia berikutan bahawa haba dibekalkan kepada bendalir kerja dalam proses 4 - 5 - 1, di mana ds > 0. Dan proses ini dicirikan oleh invarian p 1 = const. Oleh itu, haba yang dibekalkan dalam kitaran Rankine q subv adalah sama dengan:

q subv \u003d h 1 - h 4 .J. (6.2)

Haba dikeluarkan daripada bendalir kerja dalam proses 2 – 3 (ds< 0) и этот процесс тоже p 2 = const. Поэтому

q resp \u003d h 2 - h 3. J. (6.3)

Perbezaan antara haba yang dibekalkan dan haba yang dikeluarkan ialah haba kitaran q c, ditukar kepada kerja w c (lihat kuliah 4):

w c \u003d q c \u003d (h 1 - h 4) - (h 2 - h 3) \u003d (h 1 - h 2) - (h 4 - h 3).

Perbezaan antara entalpi air sebelum pam suapan (titik 3) dan selepas (titik 4) adalah diabaikan. Disebabkan ini

w c \u003d q c \u003d h 1 - h 2. (6.4)

Kecekapan terma kitaran Rankine (dan ini ialah nisbah "faedah", iaitu w c, kepada "kos", iaitu q sub) adalah sama dengan

η t \u003d (h 1 - h 2) / (h 1 - h 4). (6.5)

Contoh. Loji kuasa wap beroperasi mengikut kitaran Rankine dengan parameter stim awal p 1 = 20 bar dan t 1 = 300 0 C. Tekanan dalam pemeluwap p 2 = 0.05 bar. Cari kecekapan terma η t .

Penyelesaian. Seperti berikut dari kaedah umum untuk menyelesaikan masalah di mana cecair kerja sebenar muncul, pertama sekali adalah perlu untuk mengetahui keadaan air pada titik pertama kitaran (lihat Rajah 6.4) untuk mengetahui jadual mana untuk wap air hendaklah digunakan untuk mencari parameter yang diperlukan.

Menurut jadual wap tepu untuk H 2 O, menggunakan nilai p 1 \u003d 20 bar, kami dapati suhu tepu (mendidih): tn \u003d 212 0 C. Bandingkan nilai ini dengan t 1 \u003d 300 0 C. Sejak t 1\u003e tn, kami membuat kesimpulan: pada titik 1, wap air berada dalam keadaan panas lampau dan, oleh itu, perlu menggunakan jadual untuk wap air panas lampau. Melihat (6.5), dapat dilihat bahawa entalpi pada titik 1 diperlukan untuk menyelesaikan masalah dari jadual: h 1 = 3019 kJ/kg.

Seterusnya, kita teruskan untuk menentukan parameter keadaan stim pada titik 2. Kita tahu tentang titik ini bahawa p 2 = 0.05 bar dan s 2 = s 1 = 6.757 kJ / kgK (di sini kita secara mental melukis isentrope dari titik 1 ke isobar p 2 = const, kerana proses 1 - 2 ialah proses pengaliran keluar wap dalam muncung turbin).

Sekali lagi, kita secara tradisinya beralih ke jadual wap air tepu dengan tekanan dan melihat bahawa pada p 2 \u003d 0.05 bar, entropi s΄ \u003d 0.4761 kJ / kgK untuk air mendidih dan entropi s ”\u003d 8.393 kJ / kgK untuk wap tepu kering. Membandingkan nilai entropi s΄, s” dan s 2, dapat dilihat bahawa titik 2 berada dalam kawasan wap basah (tepu) dan, oleh itu, kita perlu menggunakan jadual stim basah.

Melihat (6.5), adalah jelas bahawa untuk menyelesaikan masalah, adalah perlu untuk menentukan nilai entalpi pada titik 2. Untuk melakukan ini, pertama sekali kita perlu mencari tahap kekeringan wap air pada titik 2, dan barulah kita akan tentukan h 2 .

s 2 \u003d s 1 \u003d s΄ + xr / T n → x \u003d (s 1 - s΄) T n / r.

Haba peralihan fasa air pada tekanan p 2 = 0.05 bar didapati daripada jadual wap air tepu yang sama: r = 2423 KJ / kg. Di sini kita dapati suhu stim pada titik 2: t 2 \u003d t n \u003d 32.88 0 C. Kemudian

x \u003d (6.757 - 0.476) (32.88 + 273) / 2423 \u003d 0.793.

h 2 \u003d h΄ + xr → h 2 \u003d 137.83 + 0.793 * 2423 \u003d 2059 kJ / kg.

Nilai entalpi air mendidih h΄ \u003d 137.83 kJ / kg \u003d h 4 sekali lagi ditemui dari jadual wap air tepu yang sama.

Akhirnya:

η t = (lihat (6.5)) = (3019 – 2059)/(3019 – 137.83) = 0.333.

Jawapan:η t = 0.333 = 33.3%.

Komen. Nilai kecekapan haba ini pada asasnya bermaksud perkara berikut. Daripada 100 gerabak arang batu yang dibakar di dalam relau unit dandang, yang dilombong di suatu tempat di Kuzbass oleh buruh pelombong yang keras dan berbahaya, dibawa, katakanlah, ke Semenanjung Kola ke bandar Kirovsk dengan kereta api, hanya 34 gerabak arang batu. akan "ditukar" menjadi elektrik, dan baki 66 gerabak akan digunakan untuk memanaskan suasana. membazir!

Air panas daripada pemeluwap beberapa loji kuasa haba di tebing sungai. Moscow dibuang ke dalam sungai. itik liar mereka tidak mahu terbang ke Afrika untuk musim sejuk, mereka baik dengan loji kuasa haba, tetapi bagi kami ia adalah kehancuran.

Komen. Mari kita cari kecekapan terma kitaran Carnot dalam julat suhu yang sama seperti dalam contoh yang dipertimbangkan. Suhu air dalam pemeluwap telah ditentukan dari jadual wap air tepu pada p 2 \u003d 0.05 bar: t n \u003d 32.88 0 C.

η hingga t \u003d 1 - T 2 / T 1 \u003d 1 - (32.88 + 273) / (300 + 273) \u003d 0.466 \u003d 46.6%

Dalam erti kata lain, kitaran yang paling sempurna, i.e. kitaran Carnot, mempunyai kecekapan di bawah syarat-syarat masalah contoh yang sedang dipertimbangkan, sedikit kurang daripada separuh (daripada 100 kereta arang batu, separuh akan dibelanjakan untuk memanaskan atmosfera). Dan di sini adalah sia-sia untuk berdebat dengan termodinamik.

nasi. 6.5 menunjukkan sebab kecekapan rendah kitaran Rankine berbanding kitaran Carnot.

nasi. 6.5. Ilustrasi sebab kecekapan rendah kitaran Rankine

berbanding kitaran Carnot. Kehilangan pekerjaan adalah kawasan berlorek.

Penomboran mata bertepatan dengan penomboran dalam Rajah. 6.3 dan 6.4.

Komen. Kesempurnaan loji kuasa wap ditentukan bukan sahaja oleh kecekapan haba kitaran, tetapi juga oleh kecekapan unit dandang. Yang terakhir ialah nisbah haba yang dibekalkan kepada bendalir kerja kepada tenaga kimia bahan api. Untuk kredit jurutera kuasa haba domestik, pemaju unit dandang, kecekapan loji dandang moden ialah 99.5%. Ini bermakna daripada 100 gerabak arang batu, 99.5 gerabak arang batu akan “ditukarkan” kepada entalpi wap panas lampau (titik 1 dalam Rajah 6.3, 6.4 dan 6.5) dan hanya 0.5 gerabak arang akan digunakan untuk memanaskan atmosfera. . Akibatnya, kecekapan rendah keseluruhan loji kuasa wap yang beroperasi pada kitaran Rankine mempunyai asas termodinamik (genetik) yang mendalam.

Intipati asas ini ialah sifat air, sifat fizikal dan kimianya adalah sedemikian rupa sehingga kitaran Rankine memenuhi kawasan di dalam kitaran Carnot dengan lemah (lihat Rajah 6.5).

Air telah dijadikan bendalir kerja dalam loji janakuasa wap semata-mata mengikut sejarah agak lama dahulu. Dan sebab untuk ini ialah air adalah bahan yang paling biasa di Bumi, dahulu terdapat banyak air, ia tidak ternilai. Hari ini, kos air yang rendah telah menjadi mitos: pertama, air telah menjadi terhad, industri Rusia telah lama duduk di atas catuan kelaparan; kedua, air dari sungai, tasik, takungan atau telaga artesis ternyata tidak sesuai, ia mengandungi banyak kekotoran, garam kekerasan, gas terlarut, semua ini sangat mengurangkan kebolehpercayaan kedua-dua unit dandang dan turbin. Rawatan air moden untuk loji kuasa wap menjadikannya sangat mahal. Malah air untuk menyejukkan pemeluwap perlu dibersihkan dengan teliti daripada alga, amuba, flagela, mikroorganisma, kerana ia hidup dengan sempurna dan aktif membiak dalam penukar haba, membawa keseluruhan pemasangan ke dalam keadaan gagal.

Mari kita rumuskan keputusan awal: kecekapan kedua-dua enjin pembakaran dalaman dan loji kuasa wap adalah sangat kecil. Oleh yang demikian, adalah perlu dan/atau membangunkan langkah-langkah untuk meningkatkan kecekapan dan/atau melibatkan diri dalam penjimatan tenaga.

Seperti yang dinyatakan di atas, loji reaktor boleh diwakili sebagai enjin haba di mana kitaran termodinamik tertentu dijalankan.

Kitaran teori loji kuasa wap moden ialah kitaran Rankine.

Campuran wap-air yang terbentuk hasil daripada pemindahan tenaga haba kepada air dalam teras memasuki Drum-separator, di mana wap dan air diasingkan. Stim dihantar ke turbin stim, di mana ia mengembang secara adiabatik dan berfungsi. Dari turbin, wap ekzos dihantar ke pemeluwap. Di sana, haba dipindahkan ke air penyejuk yang melalui pemeluwap. Akibatnya, wap benar-benar terpeluwap. Kondensat yang terhasil disedut secara berterusan oleh pam dari pemeluwap, dimampatkan dan dihantar semula ke dram pemisah.

Kapasitor memainkan dua peranan dalam pemasangan.

Pertama, ia mempunyai ruang wap dan air yang dipisahkan oleh permukaan yang melaluinya pertukaran haba berlaku antara stim ekzos dan air penyejuk. Oleh itu, kondensat wap boleh digunakan sebagai air ideal yang tidak mengandungi garam terlarut.

Kedua, dalam pemeluwap, disebabkan oleh penurunan mendadak dalam isipadu stim tertentu semasa transformasinya menjadi keadaan cair-jatuh, vakum masuk, yang, dikekalkan sepanjang masa operasi pemasangan, membolehkan stim untuk kembangkan dalam turbin dengan satu lagi atmosfera (Рк 0.04-0.06 bar ) dan lakukan kerja tambahan kerana ini.

Kitaran Rankine dalam rajah T-S.

Garis biru dalam rajah T-S air ialah garis pemisah, dengan entropi dan suhu sepadan dengan titik yang terletak pada rajah di atas garisan ini, hanya terdapat wap, di bawah campuran wap-air.

Stim basah dalam pemeluwap terpeluwap sepenuhnya di sepanjang isobar p2=const (titik 3). Air kemudiannya dimampatkan oleh pam dari tekanan P2 ke tekanan P1, proses adiabatik ini digambarkan dalam rajah T-S oleh garis menegak 3-5.

Panjang segmen 3-5 dalam rajah T-S adalah sangat kecil, kerana dalam kawasan cecair, isobar (garis tekanan malar) dalam rajah T-S melepasi sangat dekat antara satu sama lain. Disebabkan ini, dengan isetropik (pada entropi malar) mampatan air, suhu air meningkat kurang daripada 2-3 °C, dan boleh diandaikan dengan tahap penghampiran yang baik bahawa dalam kawasan cecair, isobar air secara praktikal. bertepatan dengan lengkung sempadan kiri (garisan biru); oleh itu, selalunya apabila menggambarkan kitaran Rankine dalam rajah T-S, isobar dalam kawasan cecair digambarkan sebagai bergabung dengan lengkung sempadan kiri. Nilai kecil segmen adiabatik 3-5 menunjukkan kerja kecil digunakan oleh pam untuk memampatkan air. Jumlah kerja mampatan yang kecil berbanding dengan jumlah kerja yang dihasilkan oleh wap air dalam proses pengembangan 1-2 adalah kelebihan penting kitaran Rankine.

Dari pam, air di bawah tekanan P2 memasuki dram pemisah, dan kemudian ke dalam reaktor, di mana haba dibekalkan kepadanya dalam isobarik (proses 5-4 P1=const). Pertama, air dalam reaktor dipanaskan hingga mendidih (bahagian 5-4 isobar P1=const) dan kemudian, apabila mencapai suhu mendidih, proses pengewapan berlaku (bahagian 4-3 isobar P2=const). Campuran wap-air memasuki pemisah dram, di mana pengasingan air dan wap berlaku. Stim tepu dari dram pemisah memasuki turbin. Proses pengembangan dalam turbin diwakili oleh adiabatik 1-2 (Proses ini tergolong dalam kitaran Rankine klasik; dalam pemasangan sebenar, proses pengembangan stim dalam turbin agak berbeza daripada yang klasik). Stim basah yang habis masuk ke dalam pemeluwap dan kitaran ditutup.

Dari segi kecekapan haba kitaran Rankine kurang berfaedah berbanding kitaran Carnot yang ditunjukkan di atas, kerana tahap pengisian kitaran (serta suhu purata bekalan haba) untuk kitaran Rankine adalah kurang daripada kitaran Carnot. Walau bagaimanapun, dengan mengambil kira keadaan pelaksanaan sebenar, kecekapan kitaran Rankine adalah lebih tinggi daripada kecekapan kitaran Carnot yang sepadan dalam wap basah.

Untuk meningkatkan kecekapan haba Kitaran Rankine, yang dipanggil pemanasan lampau wap sering digunakan dalam barang khas pemasangan - pemanas lampau, di mana stim dipanaskan pada suhu melebihi suhu tepu pada tekanan tertentu P1. Dalam kes ini, purata suhu input haba meningkat berbanding suhu input haba dalam kitaran tanpa pemanasan lampau dan, akibatnya, kecekapan terma. kitaran bertambah. Kitaran Rankine dengan pemanasan lampau wap ialah kitaran utama loji kuasa haba yang digunakan dalam kejuruteraan kuasa haba moden.

Memandangkan pada masa ini tiada loji janakuasa industri dengan pemanasan lampau wap nuklear (pemanasan lampau wap terus dalam teras reaktor nuklear), maka untuk gelung tunggal reaktor nuklear BWR dan RBMK menggunakan kitaran pemanasan semula.

Gambar rajah T-S kitaran dengan pemanasan semula stim.

Untuk meningkatkan kecekapan dalam kitaran dengan pemanasan semula wap, turbin dua peringkat digunakan, yang terdiri daripada silinder tekanan tinggi dan beberapa silinder tekanan rendah (4 untuk RBMK). Stim dari dram pemisah dihantar ke silinder tekanan tinggi (HPC), sebahagian daripada stim diambil untuk terlalu panas. Berkembang dalam proses silinder tekanan tinggi dalam rajah 1-6, stim berfungsi. Selepas HPC, wap dihantar ke pemanas lampau, di mana, disebabkan oleh penyejukan bahagian stim yang dipilih pada mulanya, ia dikeringkan dan dipanaskan ke lebih banyak lagi. suhu tinggi, (tetapi sudah pada tekanan yang lebih rendah, proses 6-7 pada rajah) dan memasuki silinder tekanan rendah turbin (LPC). Dalam silinder tekanan rendah, stim mengembang, sekali lagi berfungsi (proses 7-2 dalam rajah) dan memasuki pemeluwap. Proses selebihnya sepadan dengan proses dalam kitaran Rankine yang dipertimbangkan di atas.

kitaran regeneratif.

Kecekapan rendah kitaran Rankine berbanding kitaran Carnot adalah disebabkan oleh fakta bahawa sejumlah besar Tenaga haba daripada pemeluwapan wap dipindahkan ke air penyejuk dalam pemeluwap. Untuk mengurangkan kerugian, sebahagian daripada stim diambil dari turbin dan dihantar ke pemanas penjanaan semula, di mana tenaga haba, yang dilepaskan semasa pemeluwapan wap yang dipilih, digunakan untuk memanaskan air yang diperolehi selepas pemeluwapan aliran wap utama.

Dalam kitaran kuasa wap sebenar, penjanaan semula dilakukan menggunakan penukar haba regeneratif, permukaan atau campuran, setiap satunya menerima stim daripada peringkat pertengahan turbin (yang dipanggil pengekstrakan semula). Stim terpeluwap dalam penukar haba regeneratif, memanaskan air suapan memasuki reaktor. Pemeluwapan wap pemanasan bercampur dengan aliran air suapan utama.

Seperti yang anda ketahui, enjin haba yang beroperasi mengikut kitaran Carnot mempunyai kecekapan penukaran tenaga yang paling tinggi, iaitu, kecekapan habanya adalah setinggi mungkin. Kecekapan terma kitaran Carnot hanya bergantung pada suhu sink haba Ti dan sink haba T2 dan tidak bergantung sepenuhnya kepada sifat bendalir kerja. Oleh itu, kitaran ini boleh dianggap sebagai kitaran ideal untuk loji kuasa wap juga. Seperti yang anda ketahui, kitaran Carnot merangkumi proses berikut:

Proses pengembangan isoterma dengan bekalan serentak tenaga haba Qi;

Proses pengembangan adiabatik;

Proses mampatan isoterma dengan penyingkiran serentak tenaga haba Q2]

proses pemampatan adiabatik.

Pada rajah. 11.3 menunjukkan gambar rajah penunjuk kitaran loji janakuasa wap yang beroperasi mengikut kitaran Carnot. Air pada tekanan pi dan suhu T8 1 tiba di (titik 0 ). Tahap kekeringan wap pada titik 0 adalah sama dengan X= 0. Mata 0 berada pada lengkung sempadan cecair. sedang berjalan 0-1 pada tekanan tetap R\ = Idem(proses isobarik) tenaga dibekalkan kepada air qi dalam bentuk terma. Talian 0-1 ialah kedua-dua isobar dan isoterma. Pada titik 1, proses isobarik-isoterma bekalan tenaga haba berakhir apabila stim menjadi kering tepu. Tahap kekeringan wap pada titik 1 adalah sama dengan x = 1. Titik 1 terletak pada lengkung sempadan stim. Oleh itu proses 0-1 bekalan tenaga haba ialah isoterma, seperti dalam kitaran Carnot.

Proses 1-2 mencerminkan pengembangan adiabatik (tanpa pertukaran haba dengan persekitaran) bendalir kerja dalam enjin stim (enjin). Di sini keadaan kitaran Carnot (pengembangan adiabatik) juga diperhatikan. Dalam proses adiabatik 1-2 tekanan wap berkurangan daripada pi ke kaki.

Selepas enjin stim, stim memasuki pemeluwap (titik 2). Tenaga dikeluarkan dalam kapasitor Q2 daripada bendalir kerja (penyejukan) pada tekanan malar R2 -Idem(proses isobarik 2-3). Isobar 2-3 Ia juga merupakan isoterm pada takat didih cecair T9 2 tekanan yang sepadan p2 = Idem. Apabila disejukkan, isipadu tentu wap air berkurangan. Pada titik 3, proses isobarik-isoterma untuk mengeluarkan tenaga haba daripada bendalir kerja berakhir. Titik 3 (penghujung proses) dipilih supaya dalam proses pemampatan adiabatik wap basah, proses berakhir pada titik 0, sepadan dengan keadaan awal bendalir kerja dalam kitaran.

Oleh itu, ditunjukkan dalam Rajah. 11.3 gelung 0-1-2-3-0 terdiri daripada dua isoterma ( 0-1 Dan 2-3) dan dua adiabat ( 1-2 Dan 3-0).

Pada rns. 11.3 dapat dilihat bahawa titik 3 terletak di kawasan wap tepu basah. Ini bermakna bahawa dalam proses 2-3 terdapat pemeluwapan wap air yang tidak lengkap memasuki pemeluwap daripada enjin haba. Akibatnya, dalam pemeluwap (KN) (Rajah 11.1) campuran wap dan cecair (air) terbentuk. Apabila meninggalkan pemeluwap, campuran ini dihantar ke pemampat, di mana, akibat peningkatan tekanan dari P2D0 px, suhu juga meningkat dari Ta2 sebelum ini T8 1, dan bendalir kerja kembali ke keadaan asalnya (titik 0). Pada rajah. 11.4 menunjukkan gambarajah aliran terma (entropi) bagi kitar Carnot berkuasa wap.

Jika bekalan tenaga haba kepada cecair ditamatkan pada titik 1' (Rajah 11.3 dan 11.4), maka wap tidak akan menjadi tepu kering (ia akan kekal tepu basah). Kemudian pengembangan wap dalam enjin haba akan mengikut adiabatik V-2\ dan keseluruhan kitaran akan diwakili oleh garisan 0-1'-2'-3-0.

Untuk melaksanakan kitaran Carnot dalam loji kuasa wap, satu syarat mesti dipatuhi: keseluruhan kitaran mesti dilakukan di kawasan stim tepu (anda tidak boleh melepasi garisan x = 1 ke kanan). Kawasan yang terletak di sebelah kanan garisan x = 1 ialah kawasan wap panas lampau. Jika di kawasan wap panas lampau (di sebelah kanan garisan x = 1) tenaga haba dibekalkan kepada bendalir kerja pada kekal tekanan (pi = Idem), maka suhu bendalir kerja akan meningkat. Proses sedemikian akan menjadi isobarik, tetapi bukan isoterma, seperti yang sepatutnya dalam kitaran Carnot. Kitaran sedemikian tidak akan memenuhi keadaan kitaran Carnot.

Berdasarkan pergantungan (8.50), seperti yang digunakan pada kitaran kuasa wap yang dianggap, kami menulis:

W Gi -g 2 G1-G2 (ll AL

TOC \o "1-3" \h \z % = - = -- = -7r- (I-4)

Daripada ungkapan (11.4) kita ada:

Tg-T2

^ = (I.5)

di mana W - kerja khusus yang dilakukan oleh stim dalam enjin stim (enjin).

Suhu cecair dalam dandang adalah sama dengan takat didih Ta 1 sepadan dengan tekanan pi. Ini bermakna semua tenaga haba yang dibekalkan kepada cecair dalam dandang hanya dibelanjakan untuk meningkatkan kandungan wap daripada x = 0 (lengkung sempadan cecair) kepada x = 1 (lengkung sempadan wap). Oleh itu, dalam proses 0-1 (Rajah 11.3) pengewapan akan menggunakan jumlah tenaga berikut dalam bentuk haba:

9i=xm, (11.6)

di mana X- tahap kekeringan wap, ditentukan oleh formula (6.1); r ialah haba tentu pengewapan.

Pada lengkung sempadan cecair, tahap kekeringan wap adalah sifar (x = 0). Pada lengkung sempadan, pasangan x \u003d 1, dan oleh itu ungkapan (12.6) untuk kes ini mengambil bentuk:

Menggabungkan ungkapan (11.5) dan (11.6"), kita dapat:

Ti-T2 GkJT §ll

Bersama-sama dengan kecekapan haba t^ ciri penting kitaran kuasa stim ialah penggunaan stim khusus DQ, ditentukan oleh formula:

lakukan= H = X^ Rfr— T,) *(1L8)

Persamaan (11.7) dan (11.8) menunjukkan bahawa penggunaan stim khusus dalam kitaran kuasa wap dijalankan mengikut kitaran Carnot pada suhu malar 7\ dan T2, bergantung hanya pada kandungan wap X\. Lebih besar kandungan wap Xi, lebih besar kerja khusus W membuat stim dalam enjin stim dalam keadaan tertentu, dan semakin rendah penggunaan stim tertentu DQ. Nilai tertinggi kerja tertentu W Dan nilai terkecil penggunaan tertentu sepasang DQ akan berlaku pada x = 1.

Biarkan wap tepu kering dengan tekanan 1 MPa perlu melengkapkan kitaran Carnot dalam loji kuasa wap yang ideal. Ia diperlukan untuk menentukan kerja khusus stim dalam kitaran dan kecekapan haba jika tekanan dalam pemeluwap ialah 10 kPa.

Untuk menyelesaikan masalah, anda harus menggunakan data yang diberikan dalam Lampiran 1. "Pergantungan parameter wap air tepu pada tekanan". Pada tekanan 1 MPa, cecair mendidih pada suhu yang sama dengan T 8 1 = 179.88°C, dan pada tekanan YukPa -iaitu2 = 45.84°C. Kemudian, selaras dengan ungkapan (11.4), kita boleh menulis:

^ _ (1.1+ +273.15) _0 R6| M11 29.6%.

Daripada Lampiran 1 kita dapati bahawa pada pi = 1 MPa, g = 2015 kJ/kg. Daripada ungkapan (11.7) kita ada:

Gx-Gs GkJ]

W=x1-rT^ = Xr-r-rit J.

Oleh kerana stim kering dan tepu, maka X\ \u003d 1, dan oleh itu ungkapan terakhir mengambil bentuk:

W = R R) T = 2015 0.296 « 596 .

Ia berikutan daripada perkara di atas bahawa pelaksanaan kitaran Carnot dalam loji kuasa stim, apabila bendalir kerja adalah wap basah, adalah agak mungkin. Oleh kerana suhu kritikal air adalah agak kecil (374°C), yang sepadan dengan titik KEPADA dalam rajah. 11.3, maka julat suhu di mana kitaran Carnot boleh dijalankan di loji janakuasa wap juga kecil. Jika suhu yang lebih rendah diambil bersamaan dengan 25°C, dan suhu atas tidak lebih tinggi daripada 340 ... 350°C, maka nilai maksimum kecekapan haba kitaran Carnot dalam kes ini akan sama dengan:

Apabila melaksanakan kitaran Carnot dalam loji kuasa stim, suhu maksimum wap basah tidak boleh dipilih sewenang-wenangnya, kerana had atas dihadkan oleh nilai 7\ = 374°C (titik KEPADA; nasi. 11.3). Semasa kita menghampiri titik kritikal KEPADA(Rajah 11.3) panjang bahagian isobaric-isoterma 0-1 berkurangan, dan pada titik KEPADA dia hilang sama sekali.

Semakin tinggi suhu bendalir kerja dalam kitaran, semakin besar kecekapan kitaran ini. Tetapi tidak mungkin untuk menaikkan suhu bendalir kerja melebihi 340...350°C dalam loji kuasa wap yang beroperasi mengikut kitaran Carnot, yang mengehadkan kecekapan loji sedemikian.

Walaupun kecekapan terma loji kuasa wap yang beroperasi mengikut kitaran Carnot adalah agak besar, dengan mengambil kira keadaan operasi peralatan kuasa terma, ia pelaksanaan praktikal hampir tidak faham. Ini disebabkan oleh fakta bahawa apabila bekerja pada wap basah, yang merupakan aliran wap tepu kering dengan titisan air terampai di dalamnya, keadaan operasi bahagian aliran turbin wap(enjin wap salingan) dan pemampat ternyata berat, alirannya ternyata tidak sempurna secara dinamik gas, dan kecekapan relatif dalaman t^ mesin ini berkurangan.

Akibatnya, kecekapan mutlak dalaman kitaran

Rii = VfVoi (119)

Ia ternyata agak kecil.

Ia juga penting bahawa pemampat untuk memampatkan wap basah dengan tekanan rendah dan isipadu khusus yang besar adalah struktur yang sangat besar yang tidak sesuai untuk operasi. Pada masa yang sama, banyak tenaga dibelanjakan pada pemacu pemampat. Hampir 55% daripada tenaga mekanikal yang diterima dalam kitaran kuasa wap dibelanjakan semula pada pemacu pemampat.