265

Принцип работы паровой турбины

Отвечаю на комментарий http://pikabu.ru/story/tolerantnost_4414188#comment_70961298

Принцип работы паровой турбины Наука, Термодинамика, Технарь, Адольф Гитлер, Длиннопост

В самом деле, почему на электростанциях отработавший газ, прошедший через турбины, разогретый до температуры 70°С, нужно охлаждать, перед тем, как снова пустить его в нагрев? Ведь теряется столько тепла? Почему бы сразу не отправить его в котел?


Отвечаю.

Для этого придется углубиться в теорию. Представь, что есть источник тепла. Котел с углем, например. Нужно преобразовать эту тепловую энергию в механическую работу. Но ведь тепло просто так не переведешь в работу! Нагретый котел сам по себе не сдвинет коленчатый вал и не заставит вращаться лопасти.

Для этого нужен посредник. Газ. Называемый также рабочим телом.


Простейший способ обустроить процесс - поместить газ в цилиндр с поршнем. Нагреваешь котлом газ, котел отдает ему тепло Q1, которое преобразуется во внутреннюю энергию газа U. Затем он расширяется, толкает поршень, то есть совершает работу А. Внутренняя энергия газа при этом понижается.


Что же дальше? Чтобы начался следующий цикл, нужно вернуть поршень на место. Но ведь сделать это не так просто! Подумай - газ нагрелся так, что его давление стало 20 атмосфер, затем толкнул поршень и охладился. Значит, когда мы затолкнем поршень обратно, температура вновь подскочит до 1000°С (газы при сжатии нагреваются) и давление снова станет равным 20 атмосферам! Чтобы преодолеть такое давление, нужно затратить работу А, и весь наш выигрыш в работе в итоге станет равным нулю.

Принцип работы паровой турбины Наука, Термодинамика, Технарь, Адольф Гитлер, Длиннопост

Хорошо, что мы свободно можем играться с температурой!

Достаточно дать газу остыть, то есть подождать, пока он отдаст окружающему воздуху (холодильнику) тепло Q2.


Делается это так - немного сжимаем поршень, температура и давление подскакивают, дальше толкать поршень становится уже трудно (увеличилось давление). Ждем, пока газ остынет, с уменьшением температуры уменьшится и давление. Теперь поршень снова можно толкать. Толкаем поршень, ждем, пока упадут температура и давление. И так пока не придем к начальному состоянию.


Либо можно принудительно охлаждать цилиндр. Тогда газ начнет сжиматься и тянуть за собой поршень. Когда газ сжимается, его температура возрастает. Охлаждение компенсируется нагревом, и мы снова приходим к начальному состоянию.


Какой вывод мы сделали в итоге? Если бы не было окружающего воздуха, которому газ по мере сжатия мог бы отдавать лишнее тепло, нам бы пришлось изрядно попотеть, сжимая поршень до 20 атмосфер.


Вот почему так важно охлаждение.


----------------------------------------------------


Теперь ситуация с турбиной. Тут принцип такой же, но не так наглядно, как в случае с поршнем. Представим газ в виде маленьких пружинок.

Принцип работы паровой турбины Наука, Термодинамика, Технарь, Адольф Гитлер, Длиннопост

Пояснение к рисунку выше:

1) Пружинка комнатной температуры. Просто пружинка.

2) Теперь нагреваем пружинку. Она становится напряженной, но выпрямиться ей мешает недостаток места и такие же напряженные пружинки по соседству.

3) Когда появляется возможность расшириться, пружинка выпрямляется, совершает работу и охлаждается.


А вот схема процесса.

Принцип работы паровой турбины Наука, Термодинамика, Технарь, Адольф Гитлер, Длиннопост

Обратите внимание, мы не можем просто так взять и вернуть пружинку в исходное состояние. Она нагреется и снова разожмется. Сначала ее нужно охладить.

Надеюсь, теперь понятно, зачем нужно охлаждать отработанный газ?

Принцип работы паровой турбины Наука, Термодинамика, Технарь, Адольф Гитлер, Длиннопост

P.S. От вращения праха Гитлера толку будет мало. Сыпучий объект. Крутиться должен труп.

Дубликаты не найдены

+26

Пар охлаждают для того, чтобы он конденсировался до воды, это позволяет управлять давлением в котле, при работе в замкнутом режиме. Для работы турбины в этом случае необходимо, чтобы разница давлений пара до турбины и после нее была максимальной. Если попытаться работать без конденсации и возвращать пар в котел сразу после турбины, то давление в процессе работы выровняется и работа прекратится.

А пружинки--это лишнее.

Иллюстрация к комментарию
раскрыть ветку 2
0

да и пар на тэц не 70 градусов. он там перегретый

0

так и есть

на входе в турбину большая энтальпия пара, в конденсаторе маленькое давление > маленькая энтальпия пара(воды) > больше разница энтальпий вход - выход > больше энергии с пара на лопатки турбины > больше энергии на вал турбины > больше на генератор


а воду с конденсатора, через систему экономайзера и других "ништяков" (типа отбора пара), подогревают и снова в котел

+10

Объяснение на пальцах, но не верное. В турбине работает температура и давление, более того контур можно размыкать. Тут идет другой подтекст: дело в том, что паровая турбина очень энергоемкая. В принципе можно достичь крайне высокого КПД при игре водой и паром в интервале  99-101 градус. Но! При этом размеры всей установки (и обслуживания) вырастут в 50-100 раз (с соответствующей стоимостью), а это никому не интересно по экономическим причинам. Стоимость топлива в итоговой стоимости кВт/час - менее 20%, остальное - накладные расходы, следовательно при турбине с КПД 90% мы получим увеличение цены как минимум в 50 раз.


То же и с автомобильными движками.

раскрыть ветку 3
+2

не знаком с ТЭЦ, но в атомных станциях существет целая система отборов и рекупераций, что повышает КПД

раскрыть ветку 2
0
Опять же. Не имеет смысла ставить более 8 подогревателей, так как каждый последующий уже почти не повышает КПД. Так что в этом случае тоже существует жёсткий критерий
раскрыть ветку 1
+5

Хорошее объяснение, хоть и на пальцах, но всё понятно

+3

КПД турбины это разница начальной и конечной энтальпии пара, делённое на разницу начальной энтальпии пара минус энтальпия сконденсировавшейся воды.

И вот чем больше начальная и чем меньше конечная энтальпия, тем процесс экономичнее.

Чем больше теплоперепад совершённый в турбине, тем лучше.

раскрыть ветку 4
+3

Примером можно представить дом, с одной стороны которого воздух греется солнцем, а с другой стороны тень. Воздух имеет разницу температур, открываем окна с обеих сторон, получаем сквозняк, движение от тёплой стороны к прохладной. И чем больше перепад температур, тем сильнее будет сквозняк.

0

мне кажется ты пишешь про кпд электрической турбоустановки, раз рассматриваешь конденсацию воды (так как в конденсаторе утилизируется почти половина энергии пара то и кпд не может из за этого быть выше 55%). КПД цилиндров турбины 80-93%

раскрыть ветку 2
-1

Ну если ещё точнее, то идеального цикла.

раскрыть ветку 1
+1

Можно ж попроще :) Двигает не температура воды, двигает турбину объем. Чтобы его сократить, надо пар сконденсировать, потом опять раширить и засунуть в турбину.

+1

Хорошее объяснение. Можно было бы еще пару слов про рекуперацию сказать :)

раскрыть ветку 1
-2
Рекуперация))..чувствую себя первокласником)))..
Гуманитарий))
+1
От вращения праха Гитлера толку будет мало. Сыпучий объект. Крутиться должен труп.

Да ладно? А если что-то типа колеса со ступенями на валу (типа водяного колеса), а прах будет рабочим телом?

+1

эээээ.... а как же тепловой насос?!

раскрыть ветку 1
-1

ну тепловые насосы не сказать что сильно развиты на станциях. плюс сама установка дорогостоящая. овчина выделки не стоит на мой взгляд

0
А про ПАрогазовые установки, которые утилизируют продукты сгорания в котле-утилизаторе.
раскрыть ветку 6
0

они утилизируют тепло от продуктов сгорания газовой турбины. там стоит котел-утилизатор (вместо обычного  котла). принцип действия паровой турбины и конденсатора абсолютно такой же

-1

У ПГУ КПД выше обычной паровой турбины, но тот же уголь в газовую турбину можно закинуть, если только провести газификацию или гидрогенезацию...геморрой несусветный в общем:) Ну и просто сама газовая турбина нифигово так стоит, так что не всем станциям по карману сменить старые ПТУшки на ПГУшки:(

раскрыть ветку 4
0
Насколько я помню, пгу дополняют котлы для паровой турбины. Но не работают вместо нее.
Газ сгорает в котле и нагревает воду и пар. Сгоревший газ имеет большую температуру и его направляют для нагрева воды в котле-утилизаторе, который потом подает воду в теплообменники и в котлы. Раньше сгоревшие газы выбрасывались в атмосферу, сейчас тоже, но их температура существенно ниже.
раскрыть ветку 3
0
А существуют ли какие-то технологии применения остаточной температуры? Даже 70 градусов вещь полезная.
раскрыть ветку 10
+3

Автор тут ошибся, вода в конденсаторе примерно 25 градусов, использовать эту воду экономически нецелесообразно, как горячую воду населению не пошлёшь. При советах на всех прудах охладителях, куда сбрасывается нагретая в конденсаторе вода, было рыбное хозяйство. Ну а сейчас, не выгодно.

раскрыть ветку 8
-1
То есть с повышением кпд агрегатов возможность использования остаточной энергии утратила смысл? И для отопления/теплиц не хватит?
раскрыть ветку 7
+2

существуют. но на выходе из турбины пар низкопотенциальный, толку от него будет мало. Ставить какое то оборудование слишком дорого (пар на выходе влажный и оборудование будет подвергаться эррозии)

-14
Нахуя?
раскрыть ветку 2
+7

Здравствуйте. Что конкретно вам не нравится?

+1
Чувак ты просто не читал диалог в посте...
ещё комментарии
Похожие посты
Похожие посты закончились. Возможно, вас заинтересуют другие посты по тегам: