ККД з виробництва електричної енергії у теплофікаційній турбіні вищий від ККД конденсаційної турбіни, що зумовлено зменшенням розсіюванням теплоти у конденсаторі
Відносне збільшення ККД теплофікаційної турбоустановки з виробництва електроенергії порівняно з ККД конденсаційної дорівнює:
. 
(5.28)
Очевидно, що при будь-якій величині відбору пари δηтуе > 0. Наприклад, для Nт = Nк і, відповідно, Ат = 1 та ηтук = 0.50, отримуємо відносне збільшення ККД δηтуе = 0.33. При більших значеннях Ат-відносне підвищення ККД ще більше.
Завдання №6
Зобразіть технологічну схему ТЕЦ з відборами та конденсацією, поясніть роботу схеми. Для цього використайте дані "h-s" діаграми робочого процесу для турбіни типу Т.
Виконання завдання:
Баланс потужностей у турбіні з конденсацією пари та її відбором дається двома рівняннями
; (5.29)
; (5.30)
; 
;
; 
.
Величини Nв.т, Nн.т, Nт і Nк означають відповідно потужність, яку розвивають ЧВТ і ЧНТ турбіни (Dв.т = D0; Dн.т = Dк) парою, яка йде у відбір і через всю турбіну в конденсатор.
На рис. 4.2а зображена найпростіша схема ТЕЦ з турбіною типу КО (конденсаційно – відбірною). Турбіни з відбором і конденсацією пари фактично є турбінами змішаного теплофікаційно-конденсаційного типу. Повністю комбіноване виробництво електричної енергії і теплоти здійснюється у теплофікаційних турбінах з протитиском (рис. 4.2, б).
Загальний тепловий баланс теплофікаційної турбіни (без втрат у конденсаторі Qк = 0) має вигляд
.
Основною властивістю турбоагрегату з протитиском є безпосередня залежність виробітку електричної потужності Nе від пропуску пари через турбіну, тобто від витрати теплоти Qт і пари Dт на теплового споживача.
, D0 ≤ Dт. (5.31)
 |
Ця властивість турбоагрегатів з протитиском обмежує їх застосування на ТЕЦ через те, що можливе зменшення споживання пари Dтчерез фіксовану потужність турбіни не дозволяє використати надлишок пари і виробити додаткову кількість електричної енергії.
Потрібна у цьому випадку компенсуюча електрична потужність значно ускладнює і робить всю установку дорожчою.
Витрати теплоти і пари на теплового споживача зв’язані рівнянням
, (5.32)
hзк – ентальпія зворотного конденсату (який повертає споживач); вважається, що споживач повністю повертає конденсат.
Підставляючи у енергетичне рівняння турбіни з протитиском (5.31) величину Dт виражену з (5.32) через Qт, отримуємо зв’язок між електричною потужністю турбіни Nе і витратою теплоти на зовнішнього споживача Qт
,
Qт вимірюється у ГДж/год. З цього співвідношення визначають важливий енергетичний показник – питомий виробіток електроенергії щодо теплового споживання, кВт·год/ГДж
. (5.33)
Цей показник характеризує відношення теплоперепаду пари у турбіні до теплоти, яка віддається відпрацьованою парою зовнішньому споживачу.
В залежності від початкових і кінцевих параметрів пари ет = 50-10 кВт·год/ ГДж.
Цей показник можна також застосовувати до потоку пари відбору в турбіні з відбором і конденсацією, див. рис. 4.3.
У ТЕЦ, що використовують редукційно-охолоджуючий пристрій (РОП), див. рис.4.2, крім звичайних втрат тепла виникають ексергічні втрати (перетворення тепла у таку форму, коли воно недоступне для подальшого використання), див. рис. 4.4, що зв’язані з ростом ентропії частини пари mt при її проходженні через РОП.
(5.34)
T0 - температура довкілля. Використання РОП обумовлене необхідністю знизити тиск пари перед її подачею на теплофікаційне обладнання.
Процес розширення пари в паровій турбіні
Рис. 5.3.h, s-діаграма розширення пари в одноступінчатій паровій турбіні
P1 h1 s1 — тиск, ентальпія і ентропія пари на вході в турбіну
P2 h2 s2 — тиск, ентальпія і ентропія відпрацьованої пари на виході з турбіни;
1 — Розширення пари в турбіні;
2 — насичена права;
3 — вода в стані насичення (кипіння);
4 — ізотерма початкової температури;
5 — ізотерма кінцевої температури;
6 — ізобара початкового тиску ізобара кінцевого тиску;
7 — ізобара кінцевого тиску;
8 —критична точка;
9 — Крива постійної вологості пари.
Завдання №7
Порівняйте ККД турбін з виробництва електроенергії типу Т і К, використовуючи метод енергетичних коефіцієнтів. Поясніть суть енергетичних коефіцієнтів. Запишіть і поясніть відносну зміну цих ККД для турбін К і Т. Зобразіть і опишіть роботу технологічної схеми ТЕЦ з турбіною типу Р.
Виконання завдання:
Порівняння ККД з виробництва електроенергії турбінами типу Т і К доцільно виконати, користуючись методом енергетичних коефіцієнтів. ККД з виробництва електроенергії турбіною типу Т
. (5.35)
Прийнято, що ηм∙ηт = 1, тобто внутрішня потужність турбіни Nв = Nк + Nт; Qтук – витрата теплоти на конденсаційний потік пари Dк. Позначивши Ат = Nт/Nк – енергетичний коефіцієнт пари відбору, що дорівнює відношенню потужностей пари відбору і конденсаційного потоку, з (5.25) отримуємо,
. (5.36)
ηтук = Nк/Qтук – ККД конденсаційної турбоустановки при витраті на неї теплоти Qтук = Dк·(h0 – hк'). Очевидно, що
, (5.37)