7.7. Регенеративный цикл ПТУ

Увеличить термический КПД цикла ПТУ можно введением регенерации. Регенеративный цикл Карно [1] для ПТУ теоретически можно реализовать в области влажного насыщенного пара (рис. 7.25). Такому циклу соответствует схема ПТУ с бесконечным числом регенеративных подогревателей, в которых вода нагревается (процесс ав для первого подогревателя) паром, последовательно проходящем через турбину (процесс 12), подогреватель (процесс 23) и т.д. (рис.7.26). КПД такого цикла может достигать значений 50 %, т.к. он близок к КПД регенеративного (обобщенного) цикла Карно в диапазоне температур Т_О^Н, Т_К^Н. Однако практическая реализация такого цикла невозможна по причине прохождения процесса расширения пара в турбине в области недопустимых степеней сухости пара (х_{К ДОП}). Кроме этого данный цикл будет приближаться по экономичности к циклу Карно при бесконечно большом числе регенеративных подогревателей, что на практике реализовать естественно невозможно.

Компромиссное решение по применению регенерации с целью увеличения КПД цикла ПТУ было найдено в использовании регенеративных схем ПТУ с переменным расходом рабочего тела в паровой турбине. В таких регенеративных ПТУ (рис.7.27) пар, идущий на подогрев воды в подогревателях забирается из отборов турбины. В данной схеме показаны подогреватели смешивающего типа. В таких регенеративных подогревателях вода и греющий пар при постоянном давлении смешиваются, и в расчетном режиме из подогревателя выходит вода в состоянии насыщения. Перед каждым регенеративным подогревателем в такой схеме ПТУ необходим насос, обеспечивающий давление воды в подогревателе, равное давлению пара поступающего из отбора турбины.

При дальнейшем изложении материала будем пренебрегать технической работой всех насосов ввиду ее малой величины по сравнению с работой турбины. Условно будем считать, что все изобары в области жидкости совпадают с линией х=0. С учетом этого упрощения цикл данной ПТУ изображен в T,s- диаграмме на рис. 7.28.

Теплота, подведенная к рабочему телу в этом цикле соответствует процессу 61, а отведенная от рабочего тела теплота – процессу 23. При этом отведенная теплота не соответствует площади под процессом 23 в T,s- диаграмме, поскольку необходимо учитывать количество пара, поступающего в конденсатор турбины. В отличии от простого цикла ПТУ в конденсатор данной ПТУ поступает пар не в полном количестве, а меньшем на количество пара, забранного из отборов турбины на регенеративные подогреватели.

Расчет такого цикла ПТУ имеет ряд особенностей, обусловленных переменным расходом рабочего тела в различных элементах ПТУ, по сравнению с простым циклом ПТУ. Прежде чем оценивать тепловую экономичность данного цикла, рассмотрим методику расчета термодинамической экономичности его.