Loji kuasa wap. Loji kuasa wap beroperasi pada kitaran Carnot
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 suasana (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 garis 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 rapat antara satu sama lain. Disebabkan ini, dengan mampatan air secara isetropik (pada entropi malar), 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 pemisahan air dan wap berlaku. Stim tepu dari dram pemisah memasuki turbin. Proses pengembangan dalam turbin digambarkan oleh adiabat 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 memasuki 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 unsur 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 haba. kitaran bertambah. Kitaran Rankine dengan pemanasan lampau wap ialah kitaran utama loji kuasa haba yang digunakan dalam kejuruteraan kuasa haba moden.
Oleh kerana 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 stim, turbin dua peringkat digunakan, yang terdiri daripada silinder tekanan tinggi dan beberapa (4 untuk RBMK) silinder tekanan rendah. 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, stim dihantar ke pemanas lampau, di mana, disebabkan oleh penyejukan bahagian stim yang dipilih pada mulanya, ia dikeringkan dan dipanaskan ke lebih 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 semasa 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 stim terpilih, digunakan untuk memanaskan air yang diperolehi selepas pemeluwapan aliran wap utama.
secara nyata kitaran kuasa wap penjanaan semula dilakukan dengan bantuan penjanaan semula, permukaan atau pencampuran, penukar haba, setiap satunya menerima wap dari 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.
Sebelum meneruskan penerangan kaedah dan teknik termodinamik untuk meningkatkan kecekapan, kami memperkenalkan beberapa konsep tambahan. Keperluan pengenalan ini adalah seperti berikut. Hakikatnya ialah η t , mengikut definisi, ialah nisbah "faedah" kepada "kos". Hampir semua kaedah meningkatkan kecekapan secara serentak menukar kedua-dua pengangka dan penyebut pecahan η t . Oleh itu, terdapat ketidakpastian dalam tingkah laku keseluruhan pecahan.
Sebaliknya, ketidakpastian ini tidak wujud jika kita berurusan dengan kitaran Carnot, kerana perubahan dalam suhu sumber haba T 1 dan sink haba T 2 agak jelas menunjukkan perubahan dalam η t k. Di samping itu, semua kaedah dan teknik termodinamik untuk meningkatkan kecekapan loji janakuasa wap tidak mengubah nilai T 2 , kerana secara praktikal sukar untuk mengubahnya.
Jadi, bekalan haba dalam kitaran Rankine berlaku di sepanjang lengkung pecah tertentu (lihat Rajah 6.4 dan rajah T - s, proses 4 - 5 - 1, p 1 \u003d const).
Definisi:suhu kamiran purata proses bekalan haba dalam kitaran kuasa wap dipanggil
Dalam kata lain,<Т 1 >dalam matematik ia dipanggil nilai kamiran min bagi sesuatu fungsi pada beberapa selang perubahan hujah. Kemudian untuk sebarang kitaran loji kuasa wap bersamaan kitaran Carnot akan mempunyai kecekapan yang sama dengan:
η t k \u003d 1 - T 2 /
Sebarang cadangan untuk menambah atau menukar η t loji kuasa wap akan dinilai dengan menukar
3.1. Meningkatkan suhu bendalir kerja di hadapan turbin.
Pada rajah. 6.6 ialah ilustrasi kaedah meningkatkan kecekapan haba ini.
Sila ambil perhatian bahawa jumlah "faedah", i.e. kerja setiap kitaran meningkat dengan peningkatan dalam T 1, tetapi pada masa yang sama, kehilangan haba dalam pemeluwap meningkat, dan kos haba setiap kitaran meningkat. Jelas dilihat di sini bahawa kedua-dua pengangka dan penyebut bagi pecahan η t telah meningkat, dan hasilnya tidak tentu (lihat (6.5)). Tetapi jelas kelihatan peningkatan T 1 hingga T 1 ΄ meningkat
nasi. 6.6. Ilustrasi kaedah meningkatkan η t dengan
meningkatkan suhu T 1 wap di hadapan turbin.
Komen. Dengan meningkatkan T 1, kami sengaja tidak mengubah semua parameter lain kitaran Rankine. Anda tidak boleh menukar semuanya sekaligus untuk mendedahkan beberapa jenis corak.
3.2. Meningkatkan tekanan bendalir kerja di hadapan turbin.
Pada rajah. 6.7 ialah ilustrasi kaedah meningkatkan η t ini.
nasi. 6.7. Ilustrasi kaedah meningkatkan η t dengan meningkatkan
tekanan wap di hadapan turbin.
Berdasarkan Rajah. 6.7, sukar untuk memutuskan sama ada kerja setiap kitaran telah meningkat atau menurun, tetapi kehilangan haba dalam pemeluwap telah berkurangan dengan jelas. Jika kita menggunakan konsep
Komen. Meningkatkan suhu wap T 1 di hadapan turbin tidak begitu berkesan, kerana isobar p = const naik agak curam di kawasan wap air panas lampau. Begitulah sifat bahan ini.
Komen. Kedua-dua kaedah meningkatkan η t yang ditunjukkan di atas adalah "diberkati" oleh termodinamik. Dan dalam amalan, peningkatan suhu dan tekanan wap air di hadapan turbin dihadkan oleh satu set bahan tahan haba dan lebih kuat untuk pembuatan kedua-dua unit dandang dan turbin. Di sini, dalam semua pertumbuhan yang menggerunkan, sains "Sains Bahan" meningkat.
Termodinamik teknikal
1. Gabungan penjanaan haba dan elektrik - cara sistemik meningkatkan kecekapan pemasangan penjanaan kuasa. Skim paling mudah turbin stim menggabungkan haba dan loji kuasa. Ciri-ciri tenaga CHP.
2. Gabungan penjanaan haba dan elektrik ialah cara sistematik untuk meningkatkan kecekapan pemasangan penjanaan kuasa. Skim termudah gabungan haba dan loji kuasa berdasarkan enjin gas pembakaran dalaman. Ciri-ciri tenaga CHP.
3. Loji kuasa wap (SPU): Pemanasan lampau perantaraan stim, sebab penggunaan, skema, kitaran teori dan sebenar, kecekapan dan kuasa SPU.
4. Loji kuasa wap (SPU): Skim penjanaan semula dengan pilihan, kitaran penjanaan semula dalam rajah Ts-, hs. kecekapan kitaran regeneratif. Menggunakan haba terlalu panas pengekstrakan wap dan haba penyejukan super kondensat dalam pemanas regeneratif.
5. Termodinamik aliran: halaju ciri dan parameter aliran adiabatik Kelajuan bunyi, persamaan Laplace. Kelajuan maksimum dan kritikal, nombor asas tanpa dimensi. Syarat untuk peralihan halaju aliran melalui kelajuan bunyi. Prinsip pembalikan pengaruh luar.
6. Termodinamik aliran: Parameter statik dan parameter brek. Hubungan antara parameter statik dan parameter brek.
7. Termodinamik aliran: aliran keluar gas dan wap daripada muncung.
8. Proses asas dengan gas sebenar pada contoh wap air dan pengiraannya menggunakan jadual dan gambar rajah: proses isobarik (kondenser, penyejuk kondensat, penyejuk haba lampau).
9. Proses asas dengan gas sebenar pada contoh wap air dan pengiraannya menggunakan jadual dan gambar rajah: proses isobarik (penyejat, pemanas lampau, penjimat).
10. Proses asas dengan gas sebenar pada contoh wap air dan pengiraannya menggunakan jadual dan gambar rajah: proses adiabatik (turbin dan pengembang, pam, kipas).
11. Udara lembap: konsep asas dan ciri-ciri udara lembap. Kebergantungan dikira untuk pemalar gas, jisim molar ketara, ketumpatan, kapasiti haba, entalpi udara lembap.
12. Udara lembap. Gambar rajah HD udara lembap. Proses asas udara lembap.
13. Bahan sebenar. Situasi kritikal. Gambar rajah fasa keadaan: pv-, Ts-, hs-. Sifat termodinamik air. Jadual termodinamik, rajah dan persamaan keadaan air.
14. Syarat untuk keseimbangan dan kestabilan sistem termodinamik: Terma dan Syarat Am keseimbangan yang stabil bagi sistem satu fasa. Keseimbangan sistem dua fasa dengan antara muka rata dan melengkung.
15. Keadaan untuk keseimbangan dan kestabilan sistem termodinamik: keseimbangan sistem tiga fasa. Peraturan fasa Gibbs. Peralihan fasa jenis pertama. Persamaan Clapeyron-Clausius. Rajah keadaan fasa.
16. Gambar rajah fasa keadaan RT. Rajah keadaan fasa: pv-, Ts-, hs-
17. GTU. Maklumat am. Kitaran ideal bagi GTP termudah dengan bekalan haba isobarik.
18. GTU. Maklumat am. Kitaran ideal bagi GTP termudah dengan bekalan haba isochorik.
19. GTU. Maklumat am. Kitaran turbin gas paling mudah dengan bekalan haba isobarik dan proses mampatan dan pengembangan bendalir kerja yang tidak dapat dipulihkan.
20. GTU. Maklumat am. Penjanaan semula dalam GTU.
21. Enjin dengan cecair kerja gas. Maklumat am. Enjin pembakaran dalaman omboh dan kitaran mekanikalnya. Kitaran Otto Ideal: (data awal, pengiraan titik ciri, input, haba keluaran kitaran, kerja kitaran, kecekapan terma, tekanan yang ditunjukkan purata).
22. Enjin dengan cecair kerja gas. Maklumat am. Enjin pembakaran dalaman omboh dan kitaran mekanikalnya. Kitaran Diesel Ideal: (data awal, pengiraan titik ciri, input, haba keluaran kitaran, kerja kitaran, kecekapan terma, tekanan penunjuk purata).
23. Enjin dengan cecair kerja gas. Maklumat am. Kitaran Trinkler Ideal: (data awal, pengiraan titik ciri, input, haba keluaran kitaran, kerja kitaran, kecekapan terma, tekanan ditunjukkan purata).
24. Pemampat. Maklumat am. Gambar rajah penunjuk pemampat sebenar. Pemampat satu peringkat yang ideal. Operasi pemampat, pengaruh sifat proses pada operasi pemampat.
25. Pemampat. Maklumat am. Mampatan tidak boleh balik dalam pemampat, kecekapan adiabatik dan isoterma pemampat. Pengaruh ruang berbahaya pada operasi pemampat. Kecekapan isipadu pemampat.
26. Pemampat. Maklumat am. Pemampat berbilang peringkat. Sebab penggunaan, skema, gambar rajah proses, pengagihan tekanan ke atas peringkat mampatan, haba dikeluarkan dalam penukar haba perantaraan.
27. Proses termodinamik bagi gas ideal. Metodologi untuk mengkaji proses utama. Kumpulan proses dalam rajah pv- dan Ts. Purata suhu integral bagi bekalan haba proses.
28. Termodinamik gas ideal. Campuran gas ideal. Peruntukan am. Undang-undang Dalton. Kaedah untuk menetapkan campuran. Pemalar gas, jisim molar ketara, ketumpatan, kapasiti haba, tenaga dalam, entalpi, entropi campuran gas. Entropi pencampuran.
29. Undang-undang pertama termodinamik. Jenis tenaga. Haba dan kerja adalah bentuk pemindahan tenaga. Imbangan tenaga dan haba sistem teknikal. Ciri mutlak dan relatif sistem teknikal berdasarkan persamaan imbangan undang-undang pertama.
30. Hukum kedua termodinamik. Formulasi dan hubungannya antara satu sama lain. Maksud konsep keterbalikan. Ketakterbalikan luaran dan dalaman. Entropi. Perubahan entropi dalam proses boleh balik dan tidak boleh balik. Ungkapan analisis undang-undang ke-2 termodinamik. Persamaan bersatu (identiti) termodinamik untuk sistem tertutup
Penjanaan gabungan haba dan elektrik ialah cara sistematik untuk meningkatkan kecekapan pemasangan penjanaan kuasa. Skim paling mudah turbin stim menggabungkan haba dan loji kuasa. Ciri-ciri tenaga CHP.
Penjanaan gabungan haba dan elektrik dipanggil pemanasan daerah. Jika kita mengambil kira bahawa penggunaan kuasa terma CHP sangat tertangguh dalam masa, maka menjadi jelas bahawa ia digunakan secara meluas dalam tahun lepas rumah dandang serantau yang besar.
Untuk penjanaan gabungan haba dan elektrik, loji CHP direka bentuk, yang dibina di dalam bandar besar atau kawasan perindustrian.
Dalam penjanaan gabungan haba dan elektrik, iaitu ciri utama penjanaan bersama menggunakan haba yang dibebaskan dalam pemanas semasa pemeluwapan wap, yang mula-mula melalui turbin. Haba dalam loji kuasa pemeluwapan ini, seperti yang telah disebutkan, hilang dengan air penyejuk.
Dalam gabungan penjanaan haba dan elektrik, stim dilepaskan kepada pengguna daripada (Pemilihan perantaraan. Daripada 1 kg stim segar, pengguna menerima haba dalam jumlah (/ - fk shd) kcal / kg, di mana / k ialah kandungan haba stim di alur keluar dandang tekanan rendah, dan / cond - kondensat yang dikembalikan daripada pengguna; daripada 1 kg stim daripada pengekstrakan turbin, pengguna menerima (/ ekzos - / c.
Penjanaan gabungan tenaga haba dan elektrik mempunyai kelebihan yang ketara. Dalam kes di mana, bersama-sama dengan pengguna elektrik, terdapat pengguna tenaga haba (untuk pemanasan, untuk tujuan teknologi), adalah mungkin untuk menggunakan haba stim ekzos turbin stim. Tetapi pada masa yang sama, tekanan stim ekzos, atau, seperti yang biasa dipanggil, tekanan belakang, sepenuhnya ditentukan oleh parameter stim yang diperlukan untuk pengguna haba. Jadi, sebagai contoh, apabila menggunakan stim untuk tukul dan penekan, tekanan yang diperlukan ialah 10 - 12 atm, dalam nombor proses teknologi wap digunakan dengan tekanan 5 - 6 atm. Untuk tujuan pemanasan, apabila pemanasan air sehingga 90 - 100 C diperlukan, wap dengan tekanan 1 1 - 1 2 atm boleh digunakan.
a-CHP perindustrian;
b- pemanasan CHPP;
1 - dandang (penjana stim);
2 - bahan api;
3 - turbin wap;
4 - penjana elektrik;
5 - pemeluwap stim ekzos turbin;
6 - pam kondensat;
7- pemanas regeneratif;
8 - pam suapan dandang stim;
Tangki kondensat 7 koleksi ( adalah lebih baik untuk meletakkan deaerator di sana)
9 - pengguna haba;
10- pemanas air rangkaian;
Pam 11 rangkaian;
Pam pemanas rangkaian 12 kondensat
Adalah lazim untuk mencirikan kecekapan operasi CHP faktor penggunaan haba:
Jumlah tenaga elektrik dan haba, masing-masing, diberikan kepada pengguna setiap unit masa
B - penggunaan bahan api untuk masa yang sama
Nilai kalori bahan api yang lebih rendah
2 Gabungan penjanaan haba dan kuasa ialah cara sistematik untuk meningkatkan kecekapan pemasangan penjanaan kuasa. Skim termudah gabungan haba dan loji kuasa berdasarkan enjin pembakaran dalaman gas. Ciri-ciri tenaga CHP.
bahagian pertama dalam soalan #1 ( Gabungan penjanaan haba dan kuasa ialah cara sistematik untuk meningkatkan kecekapan pemasangan penjanaan kuasa.)
Penjanaan gabungan haba dan elektrik ialah pengeluaran bersepadu (gabungan) gabungan 2 produk: haba dan elektrik. gambarajah litar CHP termudah berdasarkan turbin gas (CCGT) ditunjukkan dalam rajah:
Penerangan Teknologi:
Loji turbin gas (GTU) termudah terdiri daripada kebuk pembakaran (1), turbin gas (2) dan pemampat udara(3). Turbin gas digunakan di sini untuk memacu penjana segerak (4) dan pemampat. Prinsip operasi CCGT adalah mudah: udara yang dimampatkan oleh pemampat disuntik ke dalam kebuk pembakaran, di mana bahan api gas atau cecair juga dibekalkan. Hasil pembakaran yang terhasil dihantar ke turbin, yang mana ia adalah bendalir kerja. Gas yang habis dalam turbin tidak dipancarkan ke atmosfera di sini seperti dalam GTP mudah, tetapi memasuki dandang haba sisa (8), di mana habanya digunakan untuk menghasilkan stim dan memastikan kitaran termodinamik dengan cara biasa. Stim pergi ke turbin stim (5), dari mana ia pergi ke pengguna.
Dalam skim ini, gabungan haba dan turbin kuasa digunakan untuk menghasilkan kerja dan haba. 2 pengekstrakan wap daripada turbin stim. 11 ialah kapasitor.
Kecekapan operasi CHP dicirikan oleh faktor penggunaan haba:
Nisbah jumlah kerja dan haba yang diberikan kepada pengguna kepada haba yang dikeluarkan semasa pembakaran bahan api
Qnr - nilai kalori yang lebih rendah;
B ialah haba pembakaran;
Kami dan Qtp - jumlah elektrik (setiap penjana mempunyai sendiri) dan tenaga haba yang diberikan kepada pengguna
PSU: skema penjanaan dengan pemilihan, kitaran penjanaan semula dalam rajah T-s dan sh-s, kecekapan penjanaan semula. kitaran, gunakan haba kepanasan terlampau wap pengekstrakan dan haba penyejukan kecil kondensat dalam pemanas regeneratif.
Loji kuasa wap (SPU) ialah enjin haba di mana bendalir kerja mengalami perubahan fasa. PSU digunakan secara meluas dalam loji kuasa haba (TPP) untuk menjana elektrik. PSU juga digunakan dalam pengangkutan air dan kereta api. Sebagai enjin pengangkutan, PSU tidak sensitif terhadap beban berlebihan, menjimatkan dalam sebarang mod. Ia dibezakan oleh kesederhanaan dan kebolehpercayaan reka bentuk, kurang pencemaran berbanding dengan enjin pembakaran dalaman. persekitaran. Pada peringkat tertentu dalam pembangunan teknologi, apabila isu pencemaran alam sekitar tidak begitu teruk, dan kotak api dengan nyalaan terbuka kelihatan berbahaya, enjin gas menggantikan PSU dalam pengangkutan. Pada masa ini, enjin stim dianggap menjanjikan baik dari segi ekonomi dan alam sekitar.
Dalam PSU sebagai nod yang mengalihkan daripada bendalir kerja kerja yang berguna kedua-dua silinder omboh dan turbin stim boleh digunakan. Memandangkan turbin kini digunakan dengan lebih meluas, pada masa hadapan kami akan mempertimbangkan hanya pemasangan turbin stim. Pelbagai bahan boleh digunakan sebagai cecair kerja PSU, tetapi cecair kerja utama adalah (dan akan kekal pada masa hadapan) air. Ini disebabkan oleh banyak faktor, termasuk sifat termodinamiknya. Oleh itu, pada masa akan datang kami akan mempertimbangkan PSU dengan air sebagai cecair kerja. Gambarajah skematik PSU termudah ditunjukkan dalam rajah
Dalam dandang stim 1, air ditukar kepada wap panas lampau dengan parameter p 1 , t 1 , i 1 , yang memasuki turbin 2 melalui saluran paip stim, di mana ia mengembang secara adiabatik kepada tekanan p2 dengan komisen kerja teknikal, yang memacu pemutar penjana elektrik 3. Kemudian wap memasuki pemeluwap 4, iaitu penukar haba tiub. Permukaan dalaman tiub pemeluwap disejukkan oleh air yang beredar.
Dalam pemeluwap, dengan bantuan air penyejuk, haba pengewapan diambil dari stim dan stim melepasi pada tekanan malar. p 2 dan suhu t2 ke dalam cecair, yang dibekalkan kepada dandang stim 1 dengan bantuan pam 5. Pada masa akan datang, kitaran diulang.
Ciri ciri CSP ialah:
Kehadiran transformasi fasa dalam dandang dan pemeluwap;
Produk pembakaran bahan api tidak terlibat secara langsung
kitaran, tetapi hanya sumber haba q1, dipindahkan melalui
dinding ke badan kerja;
Kitaran ditutup dan haba q2 dipindahkan ke persekitaran melalui permukaan pertukaran haba;
Semua haba dikeluarkan pada suhu minimum kitaran yang tidak berubah disebabkan oleh peralihan fasa isobarik;
Dalam PSU, kita secara asasnya boleh melaksanakan kitaran Carnot.
1.2. Meningkatkan kecekapan haba loji kuasa wap berdasarkan penggunaan kitaran penjanaan semula
Walaupun pada hakikatnya pada masa ini pembangunan jisim parameter stim tinggi dan ultra tinggi ( = 23...30 MPa;
= 570...600°C) dan vakum dalam dalam pemeluwap (97%, atau p 2 = 0.003 MPa), kecekapan terma kitaran Rankine tidak melebihi 50%. Dalam pemasangan sebenar, bahagian haba yang digunakan secara berguna adalah lebih sedikit disebabkan oleh kerugian yang berkaitan dengan ketidakterbalikan dalaman proses. Dalam hal ini, kaedah lain telah dicadangkan untuk meningkatkan kecekapan haba loji kuasa wap. Khususnya, penggunaan pra-pemanasan air suapan disebabkan oleh wap ekzos (kitaran penjanaan semula). Pertimbangkan kitaran ini.
Keanehan kitaran ini ialah kondensat, yang mempunyai suhu 28 ... 30 ° C selepas pemeluwap, sebelum memasuki dandang, dipanaskan dalam penukar haba khas P1-PZ (Rajah 8, a) dengan wap diambil dari peringkat pertengahan turbin. Menjalankan pemanasan air secara berperingkat akibat pengekstrakan haba stim secara berperingkat dalam proses pengembangannya, adalah mungkin untuk melaksanakan idea kitaran Carnot regeneratif, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah. 8b untuk bahagian kitaran di kawasan stim tepu.
nasi. 8. Skim p.s. y. (a) dan imej kitaran penjanaan semula (b)
Dengan meningkatkan bilangan pengekstrakan kepada infiniti (kitaran penjanaan semula yang sangat), adalah mungkin untuk membawa proses pengembangan lebih dekat kepada lengkung bertitik, yang akan menjadi lengkung sama jarak proses pemanasan 4 – 4". Walau bagaimanapun, secara teknikalnya mustahil untuk merealisasikan ini, dan penggunaan lima hingga lapan peringkat pemanasan secara praktikalnya wajar secara ekonomi. kitaran P.S.C dengan penjanaan semula, secara tegasnya, tidak boleh digambarkan pada rajah T-s, kerana ia dibina untuk jumlah bahan yang tetap (1 kg), manakala dalam kitaran dengan penjanaan semula, jumlah stim berbeza sepanjang turbin. Oleh itu, kitaran yang ditunjukkan dalam Rajah. 8b agak sewenang-wenangnya. Apabila stim ditarik balik untuk pemanasan kondensat, di satu pihak, penggunaan haba untuk pengeluaran stim berkurangan, tetapi sebaliknya, kerja stim dalam turbin berkurangan pada masa yang sama. Walaupun sifat pengaruh ini bertentangan, pemilihan sentiasa meningkat. Ini dijelaskan oleh fakta bahawa apabila air suapan dipanaskan disebabkan oleh haba pemeluwapan wap yang diekstrak, bekalan haba daripada sumber luar dalam bahagian 4 – 4", dan dengan itu suhu purata bekalan haba daripada sumber luaran dalam kitaran penjanaan semula meningkat (bekalan haba luaran q 1 dijalankan hanya dalam bahagian 4" - 5 - 6 - 7).
Di samping itu, pemanasan semula air suapan mengurangkan ketakterbalikan dalam proses pemindahan haba daripada gas ke air di kawasan tersebut. 4" – 5, apabila perbezaan suhu antara gas dan air yang telah dipanaskan semakin berkurangan.
Tugas-tugas yang berkaitan dengan pelaksanaan kitaran penjanaan semula boleh diselesaikan dengan mudah menggunakan gambar rajah. Untuk melakukan ini, pertimbangkan litar dan kitaran penjanaan semula PS. dengan satu pilihan (Rajah 9). Persilangan adiabat pengembangan 1 – 2 (Rajah 9b) dengan isobar pengekstrakan memberikan titik 0, yang mencirikan keadaan stim dalam pengekstrakan.
nasi. 9. Skim p.s. y. dengan satu pengekstrakan wap regeneratif
(a) dan imej proses i - s-rajah (b)
Daripada rajah. 9, adalah jelas bahawa daripada 1 kg stim memasuki turbin, kg stim mengembang hanya kepada tekanan pemilihan, menghasilkan kerja yang berguna, dan () kg mengembang dalam turbin ke tekanan akhir. Kerja berguna aliran wap ini. Kerja am 1 kg wap dalam kitaran regeneratif:
Jumlah haba yang dibelanjakan untuk mendapatkan 1 kg stim: (10)
Kecekapan terma kitaran penjanaan semula: . (sebelas)
Proses dalam pemanas regeneratif dianggap sebagai isobarik, dan diandaikan bahawa air meninggalkan pemanas dalam keadaan tepu pada tekanan wap dalam pengekstrakan yang sepadan (dsb.).
Jumlah stim yang diekstrak ditentukan daripada persamaan keseimbangan haba untuk pemanas campuran:
dari mana: , (13)
di manakah entalpi cecair pada tekanan pengekstrakan ; ialah entalpi stim yang diambil daripada turbin; ialah entalpi kondensat yang meninggalkan pemeluwap. Begitu juga, adalah mungkin untuk menentukan kadar aliran wap di tempat mana-mana pilihan.
Penggunaan pemanasan air suapan regeneratif meningkatkan kecekapan terma kitaran s.c. y. sebanyak 8...12%.
Tujuan pelaksanaan kerja bebas ialah pembangunan metodologi untuk mengira kitaran penjanaan semula loji turbin stim dan penentuan penunjuk termodinamik utama kitaran yang dikaji, termasuk kecekapan haba, dengan penilaian kerugian exergy dalam elemen utama loji kuasa wap.
Termodinamik aliran: halaju ciri dan parameter aliran adiabatik Kelajuan bunyi, persamaan Laplace. Kelajuan maksimum dan kritikal, nombor asas tanpa dimensi. Syarat untuk peralihan halaju aliran melalui kelajuan bunyi. Prinsip pembalikan pengaruh luar.
Konsep kelajuan bunyi mempunyai kepentingan dalam termodinamik aliran, kerana aliran subsonik dan supersonik medium mempunyai perbezaan kualitatif: sebarang impak memberikan hasil yang bertentangan dalam aliran subsonik dan supersonik; semua parameter aliran dalam aliran subsonik berubah secara berterusan, dalam aliran supersonik adalah mungkin untuk menukar parameter dengan lompatan, ketakselanjaran aliran.
Kelajuan bunyi (a, m / s) ialah kelajuan perambatan gelombang bunyi. Gelombang adalah gangguan yang merambat dalam medium kuantiti fizikal yang mencirikan keadaan medium ini. Gelombang bunyi dipanggil gangguan lemah yang merambat dalam medium elastik - getaran mekanikal dengan amplitud kecil.
Sebagai contoh, pada satu ketika badan luar, dipanggil sumber bunyi, menyebabkan gangguan mekanikal yang lemah. Hasilnya ialah lonjakan dalam tekanan dp. Kelajuan penyebaran letusan ini ialah kelajuan bunyi, dilambangkan dengan "a".
Proses perambatan gangguan bunyi adalah proses adiabatik yang diterangkan oleh persamaan Laplace
Ia memenuhi persamaan proses adiabatik bagi gas ideal (7.19), yang kami wakili dalam bentuk
p/ p k = const
Oleh itu, kelajuan bunyi bergantung kepada sifat medium (kR) dan suhu medium.
Oleh kerana suhu medium dalam aliran (10 5) berubah dengan perubahan dalam koordinat x, kelajuan bunyi berubah apabila bergerak dari satu bahagian ke bahagian yang lain.Sehubungan itu, keperluan konsep kelajuan tempatan bunyi adalah boleh difahami.
Kelajuan bunyi tempatan dipanggil kelajuan perambatan bunyi pada titik tertentu dalam aliran.
Kadar aliran maksimum dan kritikal
Halaju aliran boleh ditentukan daripada persamaan tenaga aliran 
Dalam kes di mana halaju aliran awal boleh diabaikan (W| = 0), hubungan terakhir mengambil bentuk
Dalam formula (10.29), (10.30) entalpi digantikan hanya dalam J/kg, maka halaju akan mempunyai dimensi m/s. Jika entalpi ditakrifkan sebagai kJ/kg, hubungan (10.30) berubah dengan sewajarnya
Kelajuan semasa mencapai nilai maksimum w MaKc dalam bahagian di mana entalpi aliran mencapai sifar h = 0, ini berlaku apabila mengalir ke dalam lompang (p = 0) dan, mengikut hubungan parameter dalam proses pengembangan adiabatik (7.21), T = 0 Pencapaian kelajuan maksimum oleh aliran sepadan dengan transformasi semua tenaga gerakan huru-hara (terma) molekul menjadi tenaga gerakan tertib dan terarah.
Analisis di atas membolehkan kami menentukan bahawa kadar aliran boleh mengambil nilai dalam 0...Wmax
Daripada persamaan momentum (10.12) berikutan hubungan antara perubahan tekanan dan perubahan halaju aliran: pecutan aliran (dw > 0) disertai dengan penurunan tekanan (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.
Graf menunjukkan bahawa terdapat bahagian aliran di mana halajunya bertepatan dengan magnitud dengan kelajuan bunyi tempatan. Ia dipanggil bahagian kritikal aliran, kerana ia memisahkan bahagian subsonik dan supersonik aliran, yang berbeza secara kualitatif antara satu sama lain. Parameter aliran kritikal - parameter dalam bahagian saluran, di mana halaju aliran adalah sama dengan kelajuan bunyi tempatan.
Kadar aliran dalam kes ini dipanggil kadar aliran kritikal.
Nisbah tekanan kritikal (P cr) ialah nisbah nilai kritikal tekanan aliran gas (p cr) kepada tekanannya (p ()) dalam bahagian masuk saluran pada halaju awal sama dengan sifar
∏cr = Pcr/Ro- (10.32)
Dalam pengiraan dan analisis aliran, adalah mudah untuk menggunakan bukan nilai mutlak kelajuan, tetapi ciri relatif:
nombor M - nisbah halaju aliran dalam bahagian tertentu kepada kelajuan bunyi tempatan
M = w/a.; (10.33)
~ nombor λ ialah nisbah halaju aliran dalam sesuatu yang diberi
keratan rentas kepada halaju aliran kritikal
λ = w/acr; (10.34)
~ nombor ƹ - nisbah halaju aliran dalam bahagian tertentu kepada kelajuan bunyi dalam aliran bertakung
nombor A - nisbah kadar aliran dalam bahagian tertentu kepada kadar aliran maksimum: A \u003d w / wmax
Maklumat am
Hampir sehingga tahun 70-an abad XX, satu-satunya enjin haba yang digunakan dalam industri ialah enjin omboh stim, yang tidak cekap dan dikendalikan pada stim tepu tekanan rendah. Enjin haba beroperasi secara berterusan pertama (enjin stim) telah dibangunkan oleh I.I. Polzunov. Kereta pertama adalah atmosfera. Apabila salah satu ruang omboh disambungkan ke dandang, omboh naik di bawah tindakan tekanan stim, selepas itu injap pengedaran stim berputar dan memotong rongga omboh dari dandang. Air disuntik melalui tiub, wap terpeluwap, dan vakum dicipta di bawah omboh. Di bawah tindakan tekanan atmosfera, omboh turun dan melakukan kerja yang berguna.
Menjelang 1980-an, kitaran operasi enjin pembakaran dalaman (kitaran Otto) telah dikuasai secara praktikal, tetapi, pada dasarnya, kitaran ini mencerminkan prinsip banyak pencipta lain, dan terutamanya prinsip Beau-de-Roche.
Kitaran ideal bagi enjin sedemikian, dipanggil kitaran enjin pembakaran dalaman dengan bekalan haba kepada gas pada isipadu tetap, termasuk pemampatan adiabatik gas kerja, bekalan isochorik haba kepada gas, pengembangan adiabatik cecair kerja. , dan pemindahan haba isochorik oleh bendalir kerja.
Enjin haba Nikolaus August Otto tidak membenarkan pemampatan tinggi, dan oleh itu kecekapannya rendah. Dalam usaha untuk mencipta enjin pembakaran dalaman yang lebih moden dengan kecekapan tinggi, jurutera Jerman R. Diesel membangunkan prinsip operasi yang berbeza, yang berbeza daripada prinsip operasi enjin Otto.
Percubaan pertama untuk menghilangkan pemampat adalah milik prof senegara kita. G.V. Trinkler, yang membina enjin bukan pemampat pada tahun 1904. Enjin Trinkler tidak termasuk dalam pengeluaran besar-besaran, walaupun ia dibuat di salah satu kilang Jerman (kilang Kerting). Dalam enjin diesel tanpa pemampat, kitaran kerja ketiga yang baharu telah dijalankan. Kitaran ideal enjin ini, dipanggil kitaran dengan bekalan haba bercampur, terdiri daripada pemampatan udara adiabatik, input haba isochorik dan kemudian isobarik, pengembangan gas adiabatik dan pemindahan haba isochorik.
Enjin haba, di mana hasil pembakaran gas secara serentak adalah bendalir kerja, dipanggil enjin pembakaran dalaman. Enjin pembakaran dalaman dibuat dalam bentuk enjin omboh, turbin gas 1 dan enjin jet.
Enjin haba (enjin wap), di mana produk pembakaran hanyalah pemanas (pemancar haba), dan fungsi bendalir kerja dilakukan oleh fasa cecair dan wap, dipanggil enjin pembakaran luaran. Enjin pembakaran luar - loji kuasa wap: enjin stim, turbin stim, loji kuasa nuklear.
Kitaran Otto Sempurna
Kecekapan adiabatik dan isoterma
Malah, operasi pemampat dipengaruhi bukan sahaja oleh pengaruh isipadu berbahaya, tetapi juga oleh geseran gas, dan perubahan tekanan gas semasa sedutan dan penyingkiran dari silinder.
Rajah 1.85 menunjukkan rajah penunjuk sebenar. dalam talian sedutan kerana pergerakan tidak sekata omboh, spring dan inersia injap, tekanan gas dalam silinder turun naik dan lebih rendah daripada tekanan gas awal p1. Pada garisan penyingkiran gas dari silinder, atas sebab yang sama, tekanan gas ternyata lebih besar daripada tekanan akhir p2. Mampatan politropik yang direalisasikan dalam pemampat sejuk dibandingkan dengan mampatan isoterma boleh balik menggunakan kecekapan isoterma. ηout = lout/lkp.
Mampatan tak boleh balik adiabatik yang direalisasikan dalam pemampat tak disejukkan dibandingkan dengan mampatan boleh balik adiabatik menggunakan kecekapan adiabatik. ηad = budak/lka.
Untuk pelbagai pemampat, nilai kecekapan isoterma berbeza dalam ηiz = 0.6÷0.76; nilai kecekapan adiabatik - ηad = 0.75÷0.85.
Entropi pencampuran.
∆s cm = – R cm ∑ r i ln r i - entropi pencampuran untuk campuran 2 gas.
Semakin besar ia, semakin tidak dapat dipulihkan proses pencampuran.
Bergantung pada komposisi campuran, tidak bergantung pada suhu dan tekanan.
∆s cm / R cm bergantung pada perkadaran kuantitatif komponen campuran dan tidak bergantung pada sifatnya.
Undang-undang pertama termodinamik. Jenis tenaga. Haba dan kerja adalah bentuk pemindahan tenaga. Imbangan tenaga dan haba sistem teknikal. Ciri mutlak dan relatif sistem teknikal berdasarkan persamaan imbangan undang-undang pertama.
Undang-undang pertama termodinamik- undang-undang pemuliharaan dan transformasi tenaga untuk sistem dan proses termodinamik
Secara analitikal, ini boleh ditulis W = const, atau
W 1 - W 2 \u003d 0,
di mana W 1 , W 2 - masing-masing, dalam keadaan awal dan akhir, tenaga TS terpencil yang dianggap.
Daripada perkara di atas, rumusan hukum pertama termodinamik berikut: pemusnahan dan penjanaan tenaga adalah mustahil.
Untuk TS adiabatik tertutup, perubahan dalam tenaga sistem ditentukan oleh jumlah kerja L, yang ditukarkannya dengan persekitaran dalam proses termodinamik tertentu perubahan keadaan.
W 1 - W 2 \u003d L.
Bagi kenderaan tertutup, yang hanya boleh menukar tenaga dengan persekitaran dalam bentuk haba Q, perubahan tenaga semasa proses termodinamik tertentu boleh ditentukan.
W 1 - W 2 \u003d - Q.
Untuk TS tertutup yang mengubah keadaannya dalam proses 1 - 2, dalam kes umum, terdapat hubungan
W 1 - W 2 \u003d L - Q. (1.29)
Haba dan kerja adalah satu-satunya bentuk pemindahan tenaga yang mungkin dari satu badan ke badan yang lain - satu lagi rumusan hukum pertama termodinamik untuk kenderaan tertutup.
Jika TS tertutup melakukan proses termodinamik bulat, maka selepas selesai, semua parameter sistem mengambil nilai awal, yang membolehkan kesamaan terakhir ditulis dalam bentuk
Daripada ini mengikuti rumusan paling popular bagi undang-undang pertama termodinamik: mesin gerakan kekal jenis pertama adalah mustahil.
Jenis tenaga: dalaman (U), kimia, nuklear, kinetik. Dalam sesetengah kes, adalah mudah untuk membahagikan tenaga mengikut tanda transformasi kuantitatif satu jenis tenaga kepada yang lain. Tenaga, yang boleh diubah sepenuhnya dari satu bentuk ke bentuk yang lain, tergolong dalam jenis pertama yang dipanggil. Jika, atas satu sebab atau yang lain, transformasi kepada mana-mana jenis tenaga lain adalah mustahil, ia dirujuk kepada jenis kedua yang dipanggil.
Tenaga TS dalam kes umum boleh ditentukan
W = W peluh + W kin + U
Unit tenaga dalam sistem unit fizikal SI ialah 1 J (Joule). Apabila menggunakan sistem lain, seseorang perlu berurusan dengan unit pengukuran tenaga yang lain: kalori, erg, kilogrammeter, dsb.
Hukum kedua termodinamik. Formulasi dan hubungannya antara satu sama lain. Maksud konsep keterbalikan. Ketakterbalikan luaran dan dalaman. Entropi. Perubahan entropi dalam proses boleh balik dan tidak boleh balik. Ungkapan analisis undang-undang ke-2 termodinamik. Persamaan bersatu (identiti) termodinamik untuk sistem tertutup
Hukum kedua termodinamik.
Undang-undang kedua, seperti yang pertama, adalah data percubaan umum dan tidak dibuktikan dalam apa-apa cara. Ia merujuk kepada sistem dalam keadaan keseimbangan, kepada proses peralihan sistem dari satu keadaan keseimbangan ke keadaan yang lain. Dia mempertimbangkan arah aliran proses semula jadi, mengatakan bahawa jenis lain tenaga tidak sama.
Semua proses dalam alam semula jadi meneruskan ke arah hilangnya daya penggerak (kecerunan suhu, tekanan, kepekatan). Berdasarkan fakta dan salah satu lafaz undang-undang: haba tidak boleh dipindahkan dari badan yang kurang kepada badan yang lebih panas. Kesimpulan dari undang-undang ke-2: ia menetapkan nilai haba dan kerja yang tidak sama, dan jika apabila menukar kerja menjadi haba, anda boleh mengehadkan diri anda untuk menukar keadaan satu sink haba, maka apabila menukar haba menjadi kerja, pampasan diperlukan.
Lain-lain perkataan undang-undang: Perpetuum mobile jenis ke-2 adalah mustahil, iaitu, adalah mustahil untuk mencipta mesin yang satu-satunya hasil daripada fungsinya ialah penyejukan takungan haba.
Konsep kebolehbalikan.
Konsep keterbalikan adalah penting:
1) ia adalah kawasan aliran air antara termodinamik fenomenologi dan fizik statik;
2) konsep keterbalikan membolehkan anda mendapatkan titik permulaan untuk menilai kesempurnaan termodinamik proses.
Proses boleh balik ialah proses termodinamik yang selepas itu sistem dan sistem (OS) yang berinteraksi dengannya boleh kembali kepada keadaan asalnya tanpa sebarang perubahan baki berlaku dalam sistem dan OS.
Proses tak boleh balik ialah proses termodinamik yang selepas itu sistem dan sistem (OS) yang berinteraksi dengannya tidak boleh kembali kepada keadaan asalnya tanpa berlakunya baki perubahan dalam sistem atau OS.
Terdapat banyak faktor dalaman dan luaran yang mewujudkan ketidakbolehbalikan proses.
Ketakterbalikan dalaman menyebabkan geseran dalaman molekul bendalir akibat daripada daya molekul dan pergolakan.
Ketakterbalikan luaran mengikuti daripada faktor luaran sistem. Salah satu yang paling punca biasa ketakterbalikan luaran - geseran mekanikal. Geseran wujud dalam semua proses di mana permukaan badan atau bahan bergesel dengan permukaan lain. Satu lagi sebab ketidakterbalikan luaran ialah proses pemindahan haba. Secara semula jadi, pemindahan haba berlaku hanya dalam satu arah: dari kawasan yang lebih panas kepada yang lebih sejuk. Oleh itu, proses itu tidak boleh diterbalikkan sepenuhnya, kerana haba tidak dipindahkan dari kawasan yang lebih sejuk ke kawasan yang lebih panas tanpa menggunakan kerja.
Entropi.
Entropi ialah fungsi keadaan sistem termodinamik, ditentukan oleh fakta bahawa pembezaannya (dS) dalam proses keseimbangan asas (boleh balik) yang berlaku dalam sistem ini adalah sama dengan nisbah jumlah haba (dQ) yang tidak terhingga yang disampaikan. kepada sistem kepada suhu termodinamik (T) sistem.
Pengenalan entropi memberi kita satu lagi persamaan untuk mengira haba proses, penggunaannya lebih mudah daripada persamaan yang terkenal dari segi kapasiti haba. Kawasan di bawah graf proses dalam T(S) - rajah berskala menggambarkan haba proses.
Perubahan entropi dalam proses boleh balik dan tidak boleh balik.
Kecekapan kitaran Rankine, walaupun dalam pemasangan dengan parameter stim yang tinggi, tidak melebihi 50%. Dalam pemasangan sebenar, disebabkan oleh kehadiran kerugian dalaman dalam turbin, nilai kecekapan adalah lebih rendah.
Entalpi dalam ungkapan (9) dipengaruhi oleh tiga parameter bendalir kerja—tekanan awal R 1 dan suhu awal T 1 wap panas lampau pada salur masuk turbin dan tekanan akhir R 2 di alur keluar turbin. Ini membawa kepada peningkatan dalam penurunan haba dan, sebagai akibatnya, kepada peningkatan dalam kerja khusus dan kecekapan kitaran.
Selain menukar parameter stim, adalah mungkin untuk meningkatkan kecekapan loji kuasa stim dengan merumitkan skema pemasangan itu sendiri.
Berdasarkan perkara di atas, cara berikut untuk meningkatkan kecekapan haba didedahkan.
1. Meningkatkan tekanan awal p 1 dengan parameter yang tidak berubah T 1 dan R 2 (Gamb. 15, a). Rajah menunjukkan kitaran Rankine pada tekanan maksimum R 1 dan R 1a > R satu. Perbandingan kitaran ini menunjukkan bahawa dengan peningkatan tekanan kepada R 1a pelesapan haba mempunyai nilai yang lebih besar daripada , dan jumlah input haba berkurangan. Perubahan sedemikian dalam komponen tenaga kitaran dengan peningkatan tekanan R 1 meningkatkan kecekapan haba. Kaedah ini memberikan peningkatan yang ketara dalam kecekapan kitaran, tetapi akibat daripada peningkatan R 1 (tekanan dalam loji kuasa wap boleh mencapai sehingga 30 atm), kelembapan stim yang meninggalkan turbin meningkat, yang menyebabkan kakisan pramatang bilah turbin.
2. Meningkatkan suhu awal T 1 dengan parameter yang tidak berubah R 1 dan R 2 (Gamb. 15, b). Membandingkan kitaran dalam carta pada suhu T 1 dan T 1a > T 1 dapat dilihat bahawa perbezaan entalpi meningkat lebih daripada perbezaan, kerana isobar mengalir lebih curam daripada isobar. Dengan perubahan dalam perbezaan entalpi, dengan peningkatan suhu maksimum kitaran, kecekapan haba meningkat. Kelemahan kaedah ini ialah pemanas lampau memerlukan logam tahan haba, suhu wap panas lampau boleh mencapai sehingga 650 °C.
3. Peningkatan serentak dalam tekanan p 1 dan suhu T 1 pada tekanan malar R 2. Angkat seperti R 1 jadi dan T 1 meningkatkan kecekapan terma. Kesannya terhadap kelembapan wap pada akhir pengembangan adalah bertentangan, dengan peningkatan R 1 ia meningkat, dan dengan peningkatan T 1 - berkurangan. Akhirnya, keadaan stim akan ditentukan oleh tahap perubahan kuantiti R 1 dan T 1 .
4. Pengurangan tekanan p 2 pada parameter malar T 1 dan R 1 (Gamb. 15, dalam). Bawah R 2 meningkatkan tahap pengembangan stim dalam turbin dan kerja teknikal meningkat ∆ l \u003d l a - l. Dalam kes ini, jumlah haba dikeluarkan 
kurang daripada (isobar lebih rata pada tekanan yang lebih rendah), dan jumlah haba yang dibekalkan meningkat sebanyak 
. Akibatnya, kecekapan haba kitaran meningkat. Menurunkan tekanan R 2, adalah mungkin untuk mencapai suhu yang sama dengan suhu ambien di saluran keluar pemeluwap, tetapi dalam kes ini, vakum perlu dibuat dalam peranti pemeluwapan, kerana tekanan sepadan dengan suhu R 2 = 0.04 ata.
5. Penggunaan pemanasan lampau stim sekunder (perantaraan).(Gamb. 15, G). Rajah menunjukkan satu garis lurus 1 –2 menunjukkan pengembangan wap sehingga beberapa tekanan R 1a dalam silinder pertama enjin, garisan 2–1 a–– pemanasan lampau sekunder stim pada tekanan R 1a dan langsung 1 a –2 a–– pengembangan adiabatik stim dalam silinder kedua kepada tekanan akhir R 2 .
Kecekapan terma kitaran sedemikian ditentukan oleh ungkapan
Penggunaan pemanasan lampau sekunder stim membawa kepada penurunan dalam kandungan lembapan stim di alur keluar turbin dan kepada beberapa peningkatan dalam kerja teknikal. Peningkatan kecekapan dalam kitaran ini boleh diabaikan, hanya 2-3%, dan skema sedemikian memerlukan komplikasi reka bentuk turbin stim.
6. Aplikasi kitaran regeneratif. Dalam kitaran regeneratif air suapan selepas pam, ia mengalir melalui satu atau lebih penjana semula, di mana ia dipanaskan oleh stim, sebahagiannya diambil selepas pengembangannya dalam beberapa peringkat turbin (Rajah 16).
nasi. 15. Cara untuk meningkatkan kecekapan haba. Kitaran Rankine
nasi. 16. Skim loji kuasa wap yang beroperasi
mengikut kitaran regeneratif:
1 –– dandang; 2 –– pemanas lampau; 3 -- turbin wap; 4 –– penjana elektrik; 5 –– kondenser penyejuk; 6 - pam; 7 – penjana semula; α ialah pecahan pengekstrakan wap
Jumlah wap yang diekstrak akan ditentukan daripada persamaan imbangan haba untuk penjana semula
di manakah entalpi kondensat pada tekanan wap terhingga R 2; ialah entalpi stim yang diambil daripada turbin; ialah entalpi kondensat pada tekanan pengekstrakan wap.
Kerja berguna 1 kg stim dalam turbin akan ditentukan oleh formula:
Jumlah haba yang dibelanjakan untuk 1 kg stim ialah
Kemudian kecekapan haba dalam kitaran regeneratif akan dijumpai
.
Kajian terperinci kitaran penjanaan semula menunjukkan bahawa kecekapan habanya sentiasa lebih besar daripada kecekapan haba. Kitaran Rankine dengan parameter awal dan akhir yang sama. Peningkatan kecekapan apabila menggunakan penjanaan semula, ia adalah 10-15% dan meningkat dengan peningkatan jumlah pengekstrakan wap.
7. Penggunaan kitaran pemanasan. Kitaran pemanasan menggunakan haba yang dikeluarkan oleh wap kepada air penyejuk, yang biasanya digunakan dalam sistem pemanasan, dalam sistem bekalan air panas dan untuk tujuan lain. Dalam kes ini, haba q 1 yang dibekalkan kepada bendalir kerja boleh diagihkan semula kepada tahap yang berbeza-beza untuk mendapatkan kerja teknikal dan bekalan haba. Dalam kitaran pemanasan (Rajah 17), sebahagian daripada tenaga elektrik kurang digunakan, kerana sebahagian daripada haba stim yang diambil daripada turbin digunakan oleh pengguna.
nasi. 17. Skim loji kuasa wap yang beroperasi pada
kitaran pemanasan:
1 –– dandang; 2 –– pemanas lampau; 3 -- turbin wap; 4 –– penjana elektrik; 5 –– kondenser penyejuk; 6 - pam; 7 – pengguna haba
Jumlah haba yang diterima oleh bendalir kerja sebahagiannya ditukar kepada kerja berguna bilah turbin, dan sebahagiannya dibelanjakan untuk tujuan bekalan haba kepada pengguna. Oleh kerana kedua-dua kerja berguna, kecekapan haba kehilangan maknanya.
kecekapan kitaran pemanasan akan ditentukan
.
Oleh kerana dua jenis produk dihasilkan dalam kitaran pemanasan (elektrik dan haba), adalah perlu untuk membezakan antara kecekapan dalaman untuk penjanaan haba dan kecekapan purata wajaran untuk penjanaan elektrik dan haba. Setiap dari mereka sama dengan satu, kerana tiada kerugian dalam kitaran.
Pada hakikatnya, kecekapan kitaran pemanasan tidak boleh sama dengan satu, kerana sentiasa terdapat kerugian mekanikal dalam turbin dan kehilangan hidraulik dalam sistem bekalan haba.
Imbangan tenaga stesen janakuasa wap dengan turbin ditunjukkan dalam rajah. 519. Dia adalah teladan; Kecekapan stesen janakuasa wap boleh menjadi lebih tinggi (sehingga 27%). Kehilangan tenaga yang berlaku semasa operasi loji kuasa wap boleh dibahagikan kepada dua bahagian. Sebahagian daripada kerugian adalah disebabkan oleh ketidaksempurnaan reka bentuk dan boleh dikurangkan tanpa mengubah suhu dalam dandang dan dalam pemeluwap. Sebagai contoh, dengan mengatur penebat haba dandang yang lebih sempurna, adalah mungkin untuk mengurangkan kehilangan haba di dalam bilik dandang. Kedua, secara signifikan kebanyakan daripada- kehilangan haba yang dipindahkan ke air yang menyejukkan pemeluwap tidak dapat dielakkan sepenuhnya pada suhu tertentu dalam dandang dan dalam pemeluwap. Kami telah menunjukkan (§ 314) bahawa syarat untuk operasi enjin haba bukan sahaja penerimaan sejumlah haba daripada pemanas, tetapi juga pemindahan sebahagian daripada haba ini ke peti sejuk.
Pengalaman saintifik dan teknikal yang luas dalam pembinaan enjin haba dan dalam kajian teori mengenai keadaan operasi enjin haba, mendapati bahawa kecekapan enjin haba bergantung kepada perbezaan suhu antara pemanas dan peti sejuk. Lebih besar perbezaan ini, lebih besar kecekapan loji kuasa wap (sudah tentu, dengan syarat semua ketidaksempurnaan reka bentuk teknikal yang dinyatakan di atas dihapuskan). Tetapi jika perbezaan ini kecil, maka walaupun mesin yang paling sempurna dari segi teknikal tidak dapat memberikan kecekapan yang ketara. Pengiraan teori menunjukkan bahawa jika suhu termodinamik pemanas ialah , dan peti sejuk adalah , maka kecekapan tidak boleh lebih daripada
nasi. 519. Imbangan tenaga anggaran stesen janakuasa wap dengan turbin
Jadi, sebagai contoh, dalam enjin stim, stim yang mempunyai suhu 100 (atau 373 ) dalam dandang, dan 25 (atau 298 ) dalam peti sejuk, kecekapan tidak boleh lebih 
, iaitu 20% (secara praktikal, disebabkan oleh ketidaksempurnaan peranti, kecekapan pemasangan sedemikian akan jauh lebih rendah). Oleh itu, untuk meningkatkan kecekapan enjin haba, adalah perlu untuk pergi ke suhu yang lebih tinggi dalam dandang, dan, akibatnya, ke tekanan stim yang lebih tinggi. Tidak seperti stesen sebelumnya yang beroperasi pada tekanan 12-15 atm (yang sepadan dengan suhu stim 200), stesen janakuasa wap moden mula memasang dandang 130 atm atau lebih (suhu kira-kira 500).
Daripada meningkatkan suhu dalam dandang, adalah mungkin untuk menurunkan suhu dalam pemeluwap. Walau bagaimanapun, ini ternyata hampir mustahil. Pada sangat tekanan rendah ketumpatan wap adalah sangat rendah dan dalam jumlah yang banyak wap dilalui dalam satu saat oleh turbin yang berkuasa, isipadu turbin dan pemeluwap dengannya mestilah sangat besar.
Di samping meningkatkan kecekapan enjin haba, seseorang boleh mengambil jalan menggunakan "sisa haba", iaitu, haba yang dikeluarkan oleh air yang menyejukkan pemeluwap.
nasi. 520. Imbangan tenaga anggaran CHP
Daripada mengalirkan air yang dipanaskan pemeluwap ke sungai atau tasik, anda boleh menghantarnya melalui paip pemanas air panas atau menggunakannya untuk tujuan perindustrian dalam industri kimia atau tekstil. Ia juga mungkin untuk mengembangkan stim dalam turbin hanya sehingga tekanan 5-6 atm. Pada masa yang sama, banyak yang keluar dari turbin. wap panas, yang boleh digunakan untuk beberapa tujuan perindustrian.
Stesen menggunakan haba sisa membekalkan pengguna bukan sahaja tenaga elektrik diterima melalui kerja mekanikal tetapi juga kehangatan. Ia dipanggil gabungan haba dan loji kuasa (CHP). Imbangan tenaga anggaran CHPP ditunjukkan dalam rajah. 520.