7.4. Система КПД цикла ПТУ

Эффективность энергетических преобразований в ПТУ характеризует система КПД. Рассмотрим эти энергетические преобразования, начиная от получения теплоты рабочим телом и кончая получением конечного продукта в виде электрической энергии (рис. 7.10). КПД парового котла в данном случае не учитывается.

Рабочее тело ПТУ, получив теплоту в паровом котле Q₁, теоретически может ее преобразовать в паровой турбине в мощность W_Т – теоретическую мощность турбины. Необратимость адиабатного расширения пара в турбине (внутреннее трение) снизит эту мощность до значения W_Тi – внутренней мощности турбины. Эта мощность передается на вал турбины, вращающийся в подшипниках. Механическое трение в подшипниках снизит эту мощность до значения W_е – эффективной мощности турбины. Эта мощность передается электрическому генератору, в котором электромагнитные необратимости снизят ее значение до величины W_Э – электрической мощности генератора.

Каждый этап этих энергетических преобразований характеризуется своим КПД: – термический КПД, он характеризует степень совершенства цикла ПТУ и потери в конденсаторе турбины Q₂ (его значение 0,4-0,45); – внутренний относительный КПД турбины, он характеризует степень совершенства проточной части турбины и потери мощности (технической работы) в необратимом адиабатном процессе турбины (его значение 0,8-0,9); – механический КПД турбины, он характеризует потери мощности (технической работы) за счет механического трения в подшипниках вала турбины (его значение 0,95-0,98); – электрический КПД генератора, он характеризует степень совершенства электрического генератора и потери мощности (технической работы) за счет электромагнитных необратимостей в обмотках статора и ротора генератора (его значение 0,98-0,99).

Результирующий КПД ПТУ это электрический КПД, он может быть представлен выражением:

(7.23)

Из выражения 7.23 видно, что на экономичность ПТУ основное влияние оказывает термический КПД, т.к. остальные КПД имеют практически максимальные значения и их существенно увеличить нельзя.

Выработку электрической мощности в ПТУ кроме КПД характеризуют и соответствующие удельные расходы пара и теплоты.

Удельный расход пара на выработанный кВт^.ч электрической работы ПТУ определяется как:

(7.24)

Удельный расход теплоты на выработанный кВт^.ч электрической работы ПТУ определяется выражением:

(7.25)

Электрическая мощность ПТУ W_Э и расход пара на турбину D определяются соотношением

(7.26)