Подогревателями питательной воды
(первый – поверхностный, второй – смесительный)
обозначения на схеме: К – паровой котел; ППП – первичный пароперегреватель; ВПП – вторичный (промежуточный) пароперегреватель; ТВД– турбина высокого давления; ТНД – турбина низкого давления; ЭГ – электрогенератор; КН – конденсатор; СК – сборник конденсата; пов. рт– поверхностный регенеративный теплообменник; см. рт. – смесительный регенеративный теплообменник; КО – конденсатоотводчик; Н1– конденсатный насос; Н2 – питательный насос промежуточного давления; Н3 – питательный насос высокого давления
обозначения на диаграммах: 1-7– обратимый адиабатный процесс (изоэнтропный) расширения пара в ТВД, 7-8– изобарный процесс промежуточного перегрева пара, 8-9 – изоэнтропный процесс расширения пара в ТНД, 9-3–изобарно изотермический процесс отвода теплоты (конденсация), 3-4– виртуальный процесс сжатия жидкости питательным насосом при отсутствии регенеративного процесса питательной воды, 3-14– адиабатно изохорный процесс сжатия конденсата конденсатным насосом, 14-15– подогрев питательной воды в СК, 15-16– сжатие питательной воды до давления первого отбора пара; 16-17– нагрев питательной воды в первом подогревателе поверхностного типа, 17-12– нагрев питательной воды во втором подогревателе смесительного типа, 17-4' виртуальный адиабатно- изохорный процесс сжатия питательной воды при отсутствии второго смесительного подогревателя, 12-18 – адиабатно-изохорный “процесс сжатия” питательной воды третьим насосом до давления в котле ,18-5-6-1– изобарный процесс подвода теплоты к рабочему телу (воде и водяному пару) в том числе, 18-5 – изобарный нагрев обычной воды до состояния кипения, 5-6 – изобарно–изотермический процесс подвода теплоты (парообразование), 6-1 – изобарный процесс перегрева пара
Так как на изобаре 0,05 бар s'<s9<s'' ([3] табл. II, стр. 62), точка 9 находится в состоянии влажного пара, поэтому рассчитываем степень сухости пара в этой точке
.
Тогда значение энтальпии в точке 9
где h' и r – энтальпия насыщенной жидкости и теплота парообразования при давлении р2 = 0,05 бар.
Термический КПД цикла с промежуточным перегревом пара рассчитываем из соотношения
.
Относительное повышение термического КПД ПТУ от введения промежуточного перегрева пара по сравнению с базовым циклом Ренкина
.
Вводим дополнительно регенеративный подогрев питательной воды в подогревателе поверхностного типа (то есть рассмотрим цикл 1-7-8-11-9-3-14-15-16-17-4'-5-6-1 на рис. 4.5). В этом варианте задачи сначала определяем параметры рабочего тела в новых характерных точках 4', 11, 14, 15, 16,17и 13 (значение h13 необходимо для расчета αп).
Параметры рабочего тела в точке15 (в сборнике конденсата) определяем из условия р15 = ратм = 1 бар и t15=80°С.(обычно принимается в интервале значений 70-80°С) Тогда s15 = 1,0752 кДж/(кг·К), h15 = 335,0 кДж/кг и v15 = 0,0010292 м3/кг.
Энтальпию в точке 4' определяем из условия p4' = p4= p1= 80 бар и s4'=s17 = 2,1354 кДж/(кг·К). Тогда
,
.
Энтальпию в точке 11 определяем из условия р11 = 
= 10 бар, s11= s8= 7,3747 кДж/(кг·К). Тогда
,
.
Энтальпия в точке 13 равна h13 = h'( 
= 10 бар) = 762,6 кДж/кг.
Долю пара αII, отбираемого для регенеративного подогрева питательной воды, определяем из уравнения теплового баланса первого поверхностного подогревателя (в данном варианте задачи единственного).
Для этого рассчитываем:
— энтальпию в точке 16 из условия р16= 
=30 бар и s16 = s15=1,0752 кДж/(кг·К). Тогда
h16 = 0,01623(379,2-337,2)+337,2 = 337,88 кДж/кг..
— энтальпию и энтропию в точке 17 из условия
t17 = t13= ts( 
) = 179,88°С
p17 = = 30 бар, тогда
тогда 
h17 = kt(hб hм) + hм=0,988(764,1-720,4) + 720,4 = 763,58 кДж/кг.
S17=0,988(2,1366-2,0388) + 2,0388 = 2,1354 кДж/(кг·К)
v17=0,988(0,0011258-0,0011127) + 0,0011127 = 0,0011256 м3/кг
,
Наконец
.
Работа насосов
.
Термический КПД цикла с промежуточным перегревом пара и одним регенеративным подогревателем поверхностного типа равен
.
Относительное повышение термического КПД данного цикла по сравнению с КПД цикла только с промежуточным перегревом пара (предыдущим вариантом рассматриваемой задачи).
.
Повышение термического КПД этого цикла по сравнению с базовым циклом Ренкина
.
Наконец, рассмотрим полный заданный в условии задачи цикл ПТУ с промежуточным перегревом пара и двумя регенеративными подогревателями, причем первый по ходу питательной воды поверхностного типа, а второй − смесительного (1-10-7-8-11-9-3-14-15-16-17-12-18-5-6-1, рис.4.5). По сравнению с предыдущими вариантами задачи неизвестны значения h10, h12, h18 и αсм, а также изменившиеся значения αп и сумма работ насосов ∑│lн│.
В точке 10 значение энтальпии рассчитывается из условия
р10= 
= 30 бар, s10= s1= 6,7254 кДж/(кг·К),
тогда 
.
В точке 12 энтальпия равна h12 = h'( 
= 30 бар) = 1008,4 кДж/кг, а удельный объём − v12 = v' = 0,0012163 м3/кг (значение v' необходимо для расчёта работы третьего насоса).
В точке 18 энтальпия определяется из условия s18 = s12 = s'(p = 30 бар) = = 2,6455 кДж/кг и р18 = р1 = 80 бар.
Тогда
.
Доля пара, отбираемого в смесительный (второй) подогреватель αсм, рассчитывается из уравнения теплового баланса соответствующего подогревателя
.
Отсюда 
.
Значение αп рассчитываем из уравнения теплового баланса
.
Тогда 
.
Наконец, сумма работ насосов
Тогда термический КПД рассматриваемого цикла
Относительное повышение термического КПД ПТУ с промежуточным перегревом пара и двумя регенеративными подогревателями (первый поверхностный, а второй − смесительный) по сравнению с КПД ПТУ с промежуточным перегревом пара и одним регенеративным подогревателем поверхностного типа (предыдущий вариант)
.
Повышение термического КПД этого цикла по сравнению с базовым циклом Ренкина
.