7.5.2. Влияние начальной температуры на тепловую экономичность ПТУ

Примем для ПТУ параметры Р_О=const и Р_К=const, и будем изменять значение температуры пара на входе в турбину t_О. Для анализа экономичности ПТУ рассмотрим ее цикл в T,s- диаграмме (рис. 7.13) при двух значениях начальной температуры пара перед турбиной t_О1< t_О2, работу насоса учитывать не будем.

Преобразуем циклы 11’A и 22’1’1 в эквивалентные циклы Карно, используя понятие средне-термодинамической температуры. КПД первого цикла будет меньше КПД второго цикла, т.к. Т_m1 < T_m2. Следовательно, КПД цикла 22’A, который состоит из циклов 11’A и 22’1’1 будет больше, чем КПД цикла 11’A.

Данный анализ свидетельствует о том, что увеличение начальной температуры пара перед турбиной в цикле ПТУ всегда приводит к увеличению КПД цикла.

Увеличение начальной температуры пара перед турбиной приводит к второму положительному эффекту в цикле ПТУ – снижению конечной влажности пара на выходе из турбины. В свою очередь, увеличение начального давления пара приводит к увеличению конечной влажности пара на выходе из турбины. Эти факторы необходимо учитывать при выборе оптимальных значений начальных давления и температуры пара перед турбиной. В связи с этим появилось понятие сопряженных параметров – это такие начальные давления и температуры пара перед турбиной, которые обеспечивают постоянную допустимую степень влажности пара на выходе из нее.

Пример сопряженных параметров пара пара перед турбиной в h,s- диаграмме приведен на рис.7.14. Из рисунка видно, что сопряженные параметры: Р_О1, t_О1, Р_О2, t_О2, Р_О3, t_О3 для обратимого процесса паровой турбины находятся на изоэнтропе s_О=const, а сопряженные параметры для необратимого процесса: Р_О4, t_О1, Р_О5, t_О2, Р_О5, t_О3 – на условной линии необратимого расширения пара в турбине АВ.

Исходя из выше изложенного, влияние начального давления и температуры пара перед турбиной на ее КПД можно прокоментировать графиком, приведенном на рис. 7.15. На рисунке кроме влияния начальных температур и давлений на КПД ПТУ приведена зависимость влияния начальных параметров сухого насыщенного пара на КПД ПТУ, работающей на сухом насыщенном паре х_О=1.

Из графиков видно, что с ростом температуры пара перед турбиной оптимальные значения КПД цикла увеличиваются, при этом большей температуре соответствует большее оптимальное начальное давление (Р_О1^ОПТ>Р_О2^ОПТ). Действительные оптимальные значения начального давления пара перед турбиной (с учетом х_Кдоп) по отношению к теоретическим имеют меньшие значения (Р_О1^ОПТ<Р_О1теор^ОПТ), что приводит к снижению КПД ПТУ.