Основним ідеальним циклом паросилових установок є цикл Ренкіна. На малюнку 24 приведено принципова схема паросилова установки, що працює за циклом Ренкіна, а на малюнку 25 - rJ- і Ts-діаграми зазначеного циклу.
У паровому котлі 1 вода при постійному тиску нагрівається до температури насичення (кипіння) tн (Лінія 4-5 на рис. 25), потім в результаті підведення теплоти r відбувається ізобарно-ізотермічний процес пароутворення (лінія 5-6). У пароперегрівача 2 відбувається перегрів пара (ізобарний процес 6-1) - підвищення температури пара вище tн від стану сухої насиченої пари (точка 6) до заданої температури перегріву (точка 1). У паровій турбіні 3 пар розширюється адіабатно (лінія 1-2) від тиску r1 до тиску r2 в конденсаторі. Допустима ступінь сухості відпрацьованої пари (точка 2) повинна бути не менше 0,88. У конденсаторі 4 при постійному тиску і температурі цей пар повністю конденсується (х2 = 0), віддаючи теплоту охолоджуючої води. Конденсат насосом 5 ізохорно (з огляду на несжимаемости води) перекачується в паровий котел (лінія 2 ? -4). Так як в насосі практично температура конденсату не підвищується (точка 4), то в Ts-діаграмі точки 2 ? і 4 виявляються сумісними. Процес 4-5 нагріву конденсату до температури tн збігається в Ts-діаграмі з нижньої прикордонної кривої (х = 0). Далі цикл повторюється.
Цикл Ренкіна відрізняється від циклу Карно для насиченої пари наступним: повної конденсацією відпрацьованої пари (що дозволяє замість громіздкого, енергоємного компресора застосувати компактний економічний насос), а також використанням перегрітої пари (в точці 1), що забезпечує більш високий термічний ККД паросилова установки.
Мал. 24. Принципова схема паросилова установки на перегрітому парі:
1 - паровий котел; 2 - пароперегреватель; 3 - парова турбіна; 4 - конденсатор; 5 - живильний насос.
Мал. 25. rJ (а) - і Ts (б) -діаграмми циклу Ренкіна на перегрітій парі.
Розглядаючи Ts-діаграму циклу Ренкіна, можна встановити наступне:
площа o-f-4-5-6-1-2-7-0 зображує ентальпію перегрітої пари h1 стану 1; площа o-f-2 ? -2-7-o - ентальпію h2 відпрацьованого в турбіні пара; площа o-f-2 ? + 8-o - ентальпію конденсату h2, Стану 2 ?.
теплоту q1, Повідомлену 1 кг пара в паровому котлі (з урахуванням перегріву) по ізобарі 4-5-6-1, визначають за формулою:
q1 = h1 - h2?.
теплоту q2, Втрачаємо в коденсаторе з охолоджувальною водою по ізобарі 2-2 ?, знаходять за формулою:
q2 = h2 - h2?.
Якщо знехтувати роботою, що витрачається на привід насоса (площа r1-4-2 ? -r2, Мал. 25, а), то термічний ККД циклу Ренкіна можна визначити за формулою:
ht = (127)
Термічний ККД циклу Ренкіна дорівнює 35 ... 40%.
ПРЯМИЙ оборотних циклів Карно | ЗВОРОТНИЙ оборотних циклів Карно | ДРУГОГО ЗАКОНУ термодинаміки | КОМПРЕСОРІВ | ДВИГАТЕЛЕЙ внутрішнього згоряння | ЦИКЛИ ГАЗОТУРБІННИХ УСТАНОВОК | ПОРШНЕВИХ КОМПРЕСОРІВ | RV- І Ts-діаграми ВОДЯНОГО ПАРА | Hs-ДІАГРАМА ВОДЯНОГО ПАРА | ПАРАМЕТРИ ВОДИ І ВОДЯНОГО ПАРА |