17.4. Цикл с вторичным перегревом пара

Исследование работы ПТУ показывает, что повышение начального давления и уменьшение конечного давления ведет к увеличению термического КПД . Однако повышение начального давления увеличивает конечную влажность пара (допустимое значение степени сухости пара на выходе из турбины должно быть не ниже ). Для уменьшения влажности пара в конце расширения повышают начальную температуру его.

Как отмечено ранее, одним из способов, позволяющих снизить влажность пара на выходе из турбины, является перегрев пара. Применение перегрева пара приводит к увеличению термического КПД цикла и одновременно сдвигает в –диаграмме точку, соответствующую состоянию пара на выходе из турбины, вправо, в область более высоких степеней сухости (рис. 90).

Рисунок 90 – Увеличение степени сухости пара за счет повышения температуры перегрева (1).

При одной и той же температуре перегрева пара применение более высокого давления увеличивает коэффициент заполнения цикла и, следовательно, термический КПД цикла, но одновременно уменьшает степень сухости пар на выходе из турбины и внутренней относительный КПД турбины.

Выходом из положения было бы дальнейшее повышение температуры перегрева (пунктир на рис. 91). Возможность дальнейшего повышения температуры ограничивается свойствами конструкционных материалов.

Рисунок 91 – Увеличение степени сухости пара за счет повышения температуры перегрева (2).

Одним из способов повышения степени сухости пара на выходе из турбины является вторичный его перегрев (рис. 92). Перегретый пар из котла с начальными давлением и температурой поступает в первый цилиндр турбины, состоящей из нескольких ступеней, где расширяется по адиабате до некоторого . Образовавшийся пар отводят в специальный перегреватель, где он подвергается вторичному перегреву при постоянном давлении. Затем его снова возвращают в турбину, где пар продолжает расширяться до давления в конденсаторе.

Рисунок 92 – Цикл с вторичным перегревом пара.

(∙) 1 соответствует начальному состоянию пара;

(∙) 2 конечному состоянию пара за турбиной после вторичного перегрева;

(∙) 2’ соответствует конечному состоянию пара при отсутствии вторичного перегрева, конечная сухость в результате введения промежуточного перегрева повышается от до .

Термический КПД цикла:

–адиабатное теплопадение.

Количество теплоты, подведенное в котле и первом перегревателе:

Количество теплоты, подведенное во втором перегревателе:

Удельный расход пара определяется как:

,