1. Определение параметров пара в крайних точках цикла

Параметры пара в крайних точках цикла паросиловой установки определяются по i – s диаграмме для водяного пара или же по таблицам водяного пара (табл.5.5.1.или 5.5.2.).

Удобнее определить вначале параметры пара перед паровой турбиной III.

Так как известны значения давления и температуры пара перед турбиной, то положение точки 1 на диаграмме i – s находятся на пересечении изобары P₁ = 5 МПа = 50 бар и изотермы t₁=500º C.

Рис.5.6.5. Процесс расширения в координатах i – s.

Определив местонахождение точки 1, находим значение энтальпии i, удельного объема υ, энтропии S и т. д.

Точка 1.

В идеальном цикле Ренкина расширение пара в турбине происходит без потерь на трение и без теплообмена с внешней средой (адиабатически). Адиабата в координатах i – s идет вертикально и, опустив ее до пересечения с изобарой P₂, находим точку 2.

Точка 2.

P₂ = 0,01 Мпа = 0,1 бар;

I₂ = 2215 кДж/кг;

υ₂= 12,1 м³/кг; S₂ = S₁ = 6,99 кДж/кг∙К;

i = и +Р; υ = 2215 – 0,01∙12,1 = 2215 – 121 = 2094 кДж/кг.

В точке 2 пар является влажным и поэтому для состояния точки 2 по данным табл. 5.5.1. можно найти энтальпию i, удельный объем υ, энтропию S для жидкости и пара в этом состоянии.

Так при P₂ = 0,01 МПа и t = t_s= 45,8 ºC, по данным табл.5.5.1, удельный объем воды в точке 2 составит υ′₁ = 0,001 м³/кг, удельная энтальпия воды i₁ = 191,8 кДж/кг, а удельная энтропия воды S ′₁ = 0,4764 кДж/кг∙К.

Соответственно для пара эти значения в точке 2 составят:

υ″₂ = 14,7 м³/кг; i″₂ = 2583,9 кДж/кг;

S″₂ = 8,149 кДж/кг∙К.

Удельный объем насыщенного пара, как смеси воды и пара, равен

υ₂ = υ′₂ = x(υ″₂ - υ′₁)

Удельная энтальпия влажного пара

i₂ = i′₂ + x (i″₂ - i′ ) = i′₂ + x∙r,

где x – паросодержание или сухость пара.

В точке 2 по диаграмме i - s 0,845.

Соответственно влажность пара

y = 1 – x = 1 – 0,845 = 0,155.

Температуру влажного насыщенного пара в i – s диаграмме находят следующим образом. Из точки 2 по изобаре поднимаемся вверх до пересечения с верхней пограничной кривой (x = 1) и смотрим, какая температура соответствует этой точке. Эта температура и будет равна температуре влажного насыщенного пара при давлении P₂ в искомой точке 2. В данном случае t₂ = 45 ºC.

Конденсация отработанного пара в конденсаторе (2–3) осуществляется при постоянном давлении Р = idem. Параметры пара в точке 3 определяются по табл. 3.1.4, по давлению в конденсаторе для воды в состоянии насыщения. По табл. 3.1.4 (x = 0) для P₂ = P₃ = 0,01 МПа имеем t₂ = t₃ = 45,8 ºC, υ₃ = 0,001 м³/кг, i₃ = 191,8 кДж/кг, S₃ = 0,4764 кДж/кг∙К.

В результате повышения давления воды насосом V на линии 3 – 4 давление ее становится равным давлению в котле 1, то есть Р₁ = 5 МПа. Остальные параметры в этом процессе практически остаются без изменений, в том случае и удельный объем в силу несжимаемости жидкости. Так что точки 3 и 4 в координатах Т – s и i – s совпадают.

Работа, затрачиваемая при этом в насосе, невелика в силу того, что удельный объем жидкости очень мал υ₃ = 0,001 м³/кг

W_3,4 = - υ₃∆Р = - 0,001 (5 - 0,01) = - 4,99 кДж/кг.

Поэтому величину этой работы по сравнению с работой, которую получаем при расширении пара в турбине (i₁ – i₂ = 3460 – 2215 = 1245 кДж/кг), в конечном результате можно не учитывать.

Процессы нагрева воды до температуры кипения (процесс 4 – 5), парообразования до получения сухого насыщенного пара (процесс 5 – 6) и перегрев пара в паронагревателе (процесс 6 – 1) осуществляются при постоянном давлении Р₁ = 5 МПа.

Параметры воды и пара в точках 5 и 6 определяются по табл. 5.5.1. по давлению Р₁ = 5 МПа для воды и пара в состоянии насыщения (х = 0 и х = 1).

Точка 5.

(х = 0)

Р₅ = 5 МПа; t₅ = 263,9 º C; Т₅ = t₅ + 273,2 = 537,1 К;

υ₅ = 0,00128 м³/кг; i₅ = 1154 кДж/кг; S₅ = 2,291 кДж/кг∙К.

Точка 6.

(х = 1)

Р₆ = 5Мпа; t₆ = t₅ = 263,9 ºC; Т₆ = Т₅ = 263,9 + 273,2 = 537,1 К;

υ₅ = 0,0394 м³/кг; S₅ = 2794 кДж/кг∙К.

Параметры крайних точек цикла паросиловой установки сводятся в табл. 5.6.3.

Построение цикла в координатах Р – υ, Т – s и i – s производится по найденным значениям соответствующих параметров в крайних точках цикла. Если надо, то промежуточные точки в процессах цикла находятся по i – s - диаграмме.

После построения цикла паросиловой установки в Р – υ, Т – s и i – s - диаграмме необходимо провести в этих диаграммах верхнюю (х = 1) и нижнюю (х = 0) пограничную кривые. Данные для построения этих кривых берутся из табл. 5.5.1.или 5.5.2.

Таблица 5.6.4.

Параметры крайних точек цикла паросиловой установки

Параметры
Точки	Р, МПа	t, ºC	T, ºК	υ, м3/кг	i, кДж/кг	S, кДж/кг	x
1 2 3 4 5 6	5 0,01 0,01 5 5 5	500 45,8 45,8 45,8 263,9 263,9	773,2 319,0 319,0 319,0 537,1 537,1	0,07 12,1 0,001 0,001 0,00128 0,0394	3460 2215 191,8 191,8 1154 2794	6,99 6,99 0,4784 0,4784 2,921 5,973	Перегретый пар 0,845 0 0 0 1