Принципиальная схема ПТУ.Цикл Ренкина

Г- генератор.

1- паровой котел.

2- пароперегреватель.

3- паровая турбина.

4- конденсатор.

5- питательный насос.

Данный цикл был разработан шотландским инженером Ренкиным.

Работа цикла заключается в следующем. В паровой котел при подводе теплоты q осуществляется процесс парообразования (pV- диаграмма 4-5). Затем пар поступает в паронагреватель, где доводится до определенной температуры (6-1).

Перегретый пар по паропроводу направляется в паровую турбину, где расширяясь, адиабатно, совершает работу (1-2), вращая колесо турбины.

Отработавший в турбине пар поступает в конденсатор, где отдает не превращенную в работу теплоту охлаждающей воде. Здесь пар конденсируется (2-3), а затем с помощью питательного насоса сжимается для нового цикла (3-4).

Процесс 4-5-6-1 является процессом получения рабочего пара в котле – агрегате и пароперегревателе. Адиабатное расширение в турбине (1-2) связано с производством внешней работы, цикл завершается на процессе конденсации пара (2-3) в конденсаторе.

Начальные и конечные параметры пара ПТУ и их влияние на тепловую экономичность.

Под начальными параметрами пара понимают температуру и давление пара перед паровой турбиной, а соответствующие им параметры пара на выходе из турбины являются конечными параметрами.

Повышение начальных параметров пара позволяет увеличить КПД цикла и располагаемый теплоперепад, что является одним из основных источников экономии топлива на тепловых электростанциях. Повышение начальной температуры пара в цикле Ренкина практически ограничивается прочностными и технологическими свойствами металлов (технология изготовления), надежностью их в работе, а также экономическими условиями, их удорожанием с повышением температуры, в особенности при переходе от одного класса стали к другому, более современному. Так, до температуры 450°C возможно применение углеродистых сталей, до температуры 550°C –слаболегированных сталей перлитного класса, до температуры 660°C –сталей ферритно-мартенситного и аустенитного классов. Переход от каждого из этих классов стали, к следующему жаропрочному и жаростойкому сопровождается повышением их стоимости в 2 –5 раз [1].Необходимость перехода к другому классу стали, зависит также от давления пара. Повышение начального давления пара, как правило, способствует повышению КПД цикла водяного пара. Исключение составляет околокритическая область состояния пара, в которой может наблюдаться обратная зависимость –снижение КПД с ростом давления как насыщенного, так и перегретого пара при данной температуре. Термодинамические наиболее эффективно одновременное повышение начальной температуры и начального давления пара. Если исходить из прочностных свойств металла, то при заданном классе (и марке) стали с повышением начальной температуры приходится снижать начальное давление пара, чтобы обеспечить необходимый уровень  надежности оборудования. Такие парные значения начальной температуры и давления, соответствующие одинаковой прочности оборудования, можно назвать равнопрочными начальными параметрами пара. Причем с повышением температуры, с уменьшением плотности пара и ростом его удельного объема уменьшаются потери трения, увеличиваются высоты лопаток, уменьшаются относительные потери из-за протечек пара через зазоры турбинной ступени, снижается конечная влажность пара [2].Повышение начального давления пара (при данной температуре) позволяет наряду с возможным улучшением тепловой экономичности электростанции увеличить мощность оборудования при допустимых его размерах. Увеличение плотности пара с повышением его давления позволяет существенно увеличить массовый его расход и совершаемую им работу в проточной части турбины, размеры которой ограничиваются конструктивными условиями. Но при этом возрастают потери из-за протечек через зазоры в турбинной ступени, и увеличивается конечная влажность пара [3].При одних и тех же значениях начальных параметров пара (температуры и давления) снижение конечного давления ведет к увеличению термического КПД цикла Ренкина, так как увеличивается располагаемый теплоперепад турбины. С другой стороны, снижение конечного давления ведет к снижению температуры отвода теплоты в паровом цикле, следовательно, увеличивается термический КПД цикла.В паротурбинных установках температура отвода теплоты определяется температурой конденсации или давлением пара в конденсаторе. Давление в конденсаторе зависит от температуры и количества охлаждающей воды, температурного напора, удельной паровой нагрузки конденсатора и его эксплуатационного состояния (плотности системы, эффективности отсоса воздуха, чистоты поверхности охлаждения) [4].С понижением конечного давления значительно увеличивается адиабатный теплоперепад, уменьшается температура отвода теплоты, что приводит к уменьшению потери работоспособности от необратимого теплообмена в конденсаторе и повышению КПД турбины. Конечная температура пара современных крупных конденсационных турбоустановок изменяется в пределах от 24°С до 36°С. Снижение давления с 4 кПа до 2 кПа повышает термический КПД идеального цикла приблизительно на 4%, но при этом увеличивает объем пара приблизительно в 2 раза, что значительно усложняет конструкцию последних ступеней, выхлопных частей турбины и повышает ее стоимость. Большинство отечественных паровых турбин рассчитывается и изготовляется на давление в конденсаторе 3-6кПа (0,03-0,06кгс/см2).Поэтому предел понижения давления определяется соответствующей ему температурой насыщения, которая должна быть не ниже температуры окружающей среды. Иначене возможна передача теплоты, выделяющейся при конденсации отработавшего в турбине пара. Температура насыщения отработавшего пара определяется температурой охлаждающей воды на входев конденсатор, ее нагревом и температурным напором. Температура охлаждающей воды зависит от типа водоснабжения конденсатора турбоустановки и климатических условий места расположения тепловой электростанции. Нагрев охлаждающей воды определяется разностью энтальпий отработавшего пара и его конденсата, а также кратностью охлаждения конденсатора. При эксплуатации турбинной установки обслуживающему персоналу задается экономическое давление в конденсаторе (экономический вакуум), величина которого изменяется в зависимости от изменения температуры охлаждающей воды и  пропуска пара в конденсатор. В этом случае сопоставляются увеличение затрат мощности на подачу охлаждающей воды для снижения давления в конденсаторе и повышение мощности турбины при этом. Экономический вакуум должен обеспечивать в итоге максимальный прирост мощности (нетто)

10) Назначение трубопроводов и общие требования, предъявляемые к ним. Материал трубопроводов. Контроль за металлом трубопроводов. Схемы и системы трубопроводных связей.

КЛАССИФИКАЦИЯ ТРУБОПРОВОДОВ

Трубопровод — это инженерное сооружение разной степени сложности, используемое для транспортировки жидких и газообразных веществ под воздействием давления или естественных ландшафтно-геодезических особенностей. Некоторые виды трубопроводов предназначены для доставки твердых веществ на небольшие расстояния — в рамках одного помещения или здания.

Основная функция большинства трубопроводов — передача вещества или продукта от места добычи до места переработки и потребления. Но есть системы, предназначенные не для подачи, а для удаления или отведения. А именно:
- Канализация — отводит промышленные и бытовые отходы через очистку к утилизации
- Дренаж — служит для удаления воды с поверхности земли и из подземного пространства
- Водовыпуск — удаляет воду из подземных коллекторов, тоннелей, камер и т.д.

ТРУБОПРОВОДЫ КЛАССИФИЦИРУЮТСЯ:

По способу прокладки:
• Наземные и надземные. Разница в том, что надземные сооружают на высоте не менее 25 см от грунта на опорах, балках, эстакадах.
• Подземные. Укладывают в траншеи, канавы, тоннели, дюкеры, искусственные насыпи.
• Подводные — речные, болотные, морские. Проходят по дну водоема или в специально прорытых траншеях.
• Плавающие. Крепятся к поплавкам и укладываются на поверхность воды.

По типу транспортируемого вещества:
• Водопровод — снабжает водой, включая питьевую, населенные пункты, промышленные объекты, транспорт
• Воздухопровод — доставляет сжатый воздух на профильные предприятия
• Газопровод — транспортирует природный газ к местам потребления и экспорта
• Нефтепровод и нефтепродуктопровод — доставляет сырую необработанную нефть и нефтепродукты (бензин, мазут, сжиженные газы)
• Паропровод — передает пар под давлением для тепловых и атомных электростанций, предприятий пищевой промышленности, парового отопления
• Теплопровод — передает теплоноситель в жилые дома и на предприятия