Dezavantajele centralei electrice cu aburi, în care se efectuează ciclul Carnot pe un abur umed, pot fi parțial eliminate. Pentru acest abur, după turbină, este necesar să se condenseze complet. În acest caz, p1 presiune la p2 presiune nu se va comprima aburul umed (care necesită compresor greoaie și consumatoare de energie), și apă, în care volumul specific este mult mai puțin. Pentru pomparea apei din condensator în cazan cu creșterea simultană a presiunii, se folosesc pompe - aparate simple, compacte care consumă o cantitate mică de energie.
În plus, a propus un ciclu Rankine (figura 9.3) este utilizat într-un supraîncălzitor special abur supraîncălzit în care aburul este încălzit la o temperatură mult mai mare decât temperatura aburului saturat la o presiune dată.
În Fig. 9.3 prezintă ciclul Rankine cu supraîncălzire a aburului în diagrama T-S. În acest caz, temperatura medie de intrare a căldurii crește în comparație cu temperatura de intrare a căldurii în ciclul fără supraîncălzire. În plus, procesul de extindere a vaporilor în turbină se termină în zona cu un grad mai mare de uscare, astfel încât condițiile de lucru ale părții de curgere a turbinei sunt mai ușoare.
Fig. 9.3. Ciclul Rankine din diagrama Ts
Aburul după turbina și intră condensatorul este condensat complet în ea (Proces 2-3), la o presiune p2. Apoi, apa este comprimată de pompă prin adiabat 3-5 la presiunea p1. Lungimea scurtă a secțiunii 3-5 indică o operație de compresie scăzută. Sub presiunea apei p1 este alimentată în cazan, unde în p1 proces izobară = const furnizat căldură. În primul rând, apa din cazan este încălzit la fierbere (5-4 izobară porțiune p1 = const), apoi, după atingerea temperaturii de saturație este izotermă și izobară proces de fierbere (procedeul 4-6). Mai mult, supraîncălzitorul abur supraîncălzit (procedeul 6-1), iar la punctul 1 intră lamele turbinei. expansiunea adiabatică a vaporilor într-o turbină (Proces 1-2) - procesul de obținere a ciclului de lucru.
Cantitatea de căldură furnizată fluidului de lucru în ciclul q1 este prezentată în diagrama T-S cu suprafața a-3-5-4-6-1-b-a. Corpul retras în ciclul q2. este echivalentă cu aria a-3-2-b-a. Lucrarea primită în ciclu este echivalentă cu zona 3-5-4-6-1-2-3.
In procesele de ridicarea Rankine alimentarea ciclului termic și sunt realizate de isobars, și, prin urmare, cantitatea de dezamagi / căldură retractat egală cu diferența de entalpie a fluidului de lucru, la începutul și sfârșitul procesului. atunci
Aici h1 este entalpia de abur supraîncălzit la ieșirea supraîncălzitorului la o presiune p1 și temperatura T1.
h5 - entalpia apei furnizată de pompă la intrarea în cazan la o presiune p 1 și temperatura T5.
h2 este entalpia de abur la ieșirea turbinei la intrarea în condensator la o presiune p2 și temperatura T2.
h3 este entalpia apei condensate la intrarea în pompă la o presiune p2 și temperatura T2. care este temperatura de saturație determinată de presiunea p2.
Eficiență termică Ciclul Rankine:
Această expresie poate fi reprezentată ca:
În cazul în care diferența de entalpii (h1 - h2) este lucrarea primită în turbină, iar diferența (h5 - h3) este lucrarea tehnică a pompei. Dacă neglijăm dimensiunea pompei, ecuația (9.4) poate fi scrisă în formular
Ecuația (9.5) permite utilizarea diagramelor h-S sau tabele și proprietăți termodinamice pentru a determina eficiența ciclului Rankine abur reversibil parametrii inițiali cunoscuți p 1 și T1 ale turbinelor cu abur admisie și o presiune condensator de abur p 2.
Când aceeași valoare a parametrului inițial (p 1 și T1) de abur cu scăderea temperaturii (și presiune, respectiv) se extinde intervalul de temperatură ciclu de condensare și crește eficiența termodinamică a ciclului. Eficiența termodinamică a ciclului Rankine depinde și de parametrii inițiali ai vaporilor (p 1 și T 1). Creșterea temperaturii de supraîncălzire a aburului T1 (la o presiune p 1), precum și creșterea presiunii p1 conduc la o creștere a eficienței termice.
Există centrale termice cu parametrii p 1 = 300 · 10 5 Pa și T 1 = 600 ... 650 K. Creșterea suplimentară a parametrilor inițiali ai aburului este limitată de proprietățile materialelor structurale.