Почему не делают на ТЭС конденсаторы с высоким давлением?

18 февраля в 06:09
422
Ответы (9)
  • 19 февраля 2016 в 18:36 • #
    Сергей Коленковский

    Артем, вы имеете в виду конденсатор отработавшего пара паровой турбины. Работают данные аппараты по вакуумом со стороны пара (если не рассматривал ухудшенный вакуум) а давление охлаждающей воды нужно создать такое что бы вода прошла через трубки. Поэтому нет смысла делать их на большие расчетные давления.

  • 20 февраля 2016 в 02:17 • #
    Артём Черкашин

    Сергей! Конденсаторы работают с низким давлением пара, имеют три недостатка. Температура конденсации около 30 градусов и энергию для охлаждения пара просто выбрасывают из за температуры. Затраты пара для создания вакуума, и из за него попадание в рабочие среду кислорода. Если поднять давление до 2 атм. то температура конденсации будет 120 градусов а эту температуру можно использовать для отопления гвс, и при давлении снизиться попадание кислорода в рабочие среду. Тэс создают не дураки и по какой причине они не делают конденсатор на высокое давление. Не могу найти ответа.

  • 23 февраля 2016 в 07:29 • #
    Александр Бечин

    Чем ниже температура конденсации, тем меньше удельная энтальпия конденсата, тем выше КПД цикла Ренкина. Короче, стремятся по максимуму извлечь механическую энергию из тепловой. Не ахти какая энергия охлаждающей воды при 30 °С, чтобы её жалеть. Хотя и её можно использовать. Например, в прудах для выращивания рыбы.

  • 23 февраля 2016 в 10:37 • #
    Ходус Виталий

    Чем ниже давление конденсации, тем ниже давление, до которого расширяется в турбине рабочее тело, т.е. пар. С точки зрения термодинамики работа расширения пропорциональна отношению давлений на входе и выходе независимо от уровня самих давлений. Т.е. при расширении с 30 атм. до 1 атм можно получить такую же работу, как при расширении с 1 атм. до 1/30 атмосферы. А как раз при температуре 30 град цельс. давление паров и составляет 0,03 атм. Т.е. за счет расширения в вакуум производится дополнительная работа, ради этого он и создается. При этом в конденсационных циклах КПД на несколько процентов выше. А каждый процент в масштабах страны - уменьшение расхода топлива на несколько миллионов тонн. Поэтому вопрос о том, почему не делают конденсаторы на высокое давление, извините, дурацкий. Видно человека, который мыслит в энергетике как юрист или менеджер, т.е. на уровне цен, рынка, всяких там фьючерсов и прочей дребедени, а не мыслит на уровне энтальпий, энтропий, закона Клапейрона-Клаузиуса, определяющего зависимость давлений паров в двухфазной области от температуры

  • 25 февраля 2016 в 17:28 • #
    Артём Черкашин

    Давление на входе в турбину Рвх, на выходе Рвых. Для максимального КПД цикла Ренкина разница между Рвх и Рвых должна быть максимальна. Т.е. Рвых близко к вакууму. Но при вакууме падает температура конденсации пара, получается, процессу конденсации пара вакуум не желателен. Значит нужно создать вакуум там где он нужен, и исключить его там где он мешает. Это можно, например сделать установив между турбиной и конденсатором турбокомпрессор. Последний поднимает давление в конденсаторе к примеру до 2 атм., а это повысит температуру конденсации до 120 С. Поэтому повторяю вопрос: почему не делают конденсаторы с высоким давлением (не вакуумом)?

  • 25 февраля 2016 в 19:48 • #
    Ходус Виталий

    вы сами правильно пишете, что для максимального КПД цикла разница между Pвх и Рвых (а более правильно, отношение давлений Pвх/Рвых) должно быть максимальным. В вашем случае повышение давления в конденсаторе повысит эффективность теплоотдачи и снизит массогабаритные характеристики конденсатора. Однако при повышении давления с вакуума, например, 0,03 атм.абс, до 2 ата затратится работы больше, чем при расширении с 2 ата до 0,03 ата. Поэтому энергетического выигрыша не будет. А создание вакуума порядка 0,05 ата за счет конденсации - задача решенная

  • 26 февраля 2016 в 18:28 • #
    Артём Черкашин

    Вы правы! Давайте посмотрим на весь цикл целиком. Сейчас, что бы создать вакуум используют инжекцию, т.е. тратят теплоноситель с его энергией (значит нужно будет восстанавливать теплоноситель и энергию), потом тратят энергию на циркуляцию охлаждающей воды (особенно летом при температуре воздуха 30-40С падает КПД градирни, что влечет увеличение температуры в конденсаторе и давления), энергию охлаждающей воды градирни просто выбрасывают в атмосферу, и охлажденный конденсат с температурой 30 С поступает в котел для нагрева.
    При схеме с турбокомпрессором между турбиной и конденсатором: Рвых стабильно как зимой так и летом (не зависит от температуры окружающей среды), тратим энергию на сжатие пара в конденсаторе (и создание вакуума за турбиной), пар с давлением 2атм и температурой 120 С поступает в конденсатор, там охлаждается (конденсируется) за счет обратки ГВС и отопления до температуры 70 С (т.е. энергию не выбрасываем в трубу, а используем), вода с температурой в 70 С (а не в 30 С) поступает в котел для дальнейшего нагрева. Следует отметить, что при данной схеме снизятся габариты конденсатора, градирни, исчезнет блок инжекции.
    Также (чисто теоритический вывод) производительность турбокомпрессора с электро приводом (регулируется частота вращения и поворотные лопатки) будет иметь большую скорость изменения чем котел. Это позволит при доработки системы управления, более динамично, сглаживать не стабильность нагрузки. К примеру при необходимости снизить давление за турбиной (сейчас это ограничивается возможностью системы охлаждения создать в конденсаторе температуру ниже 30 С).
    Тэс создают не дураки и по какой причине они не делают конденсатор на высокое давление. Не могу найти ответа. Поэтому повторяю вопрос: почему не делают конденсаторы с высоким давлением (не вакуумом)?

  • 26 февраля 2016 в 19:04 • #
    Ходус Виталий

    Вы хотя бы с циклом Карно знакомы? Есть такое понятие-степень карнотизации цикла, т.е. отношение фактического КПД к КПД цикла Карно с теми же верхней и нижней температурами цикла. Например, КПД газотурбинных двигателей только-только приблизилось к 40%, несмотря на то, что температура газа перед турбиной приближается к 1500 С (соответственно 1700-1800 К). А в паротурбинном цикле при гораздо более низкой верхней температуре цикла (порядка 700 С) КПД давно уже выше 40%. Высокая эффективность цикла ренкина объясняется уникальными особенностями рабочего тела-воды и водяного пара. Во-первых, не тратится механическая энергия на сжатие газа, как в любом другом тепловом двигателе. Насосом поднимается давление воды примерно до 300 атм. Поскольку объем воды на несколько порядков меньше, чем пара, затраты на повышение давления воды в общем энергобалансе незначительны. А пар получается при испарении воды высокого давления и ее последующего перегрева. А во-вторых, за счет конденсации. При этом за счет конденсации увеличивается степень расширения водяного пара (а работа примерно пропорциональна логарифму отношения давлений). Без конденсатора давление снижается примерно в 300 раз, а с конденсатором - в 20-30 раз больше т.е порядка 6000! И вакуум можно получить без каких-то там вакуумных насосов, только за счет снижения температуры в теплообменнике. В двухфазной области температура и давление жестко и однозначно связаны - таков физический закон, есть еще такое правило фаз Гиббса. А для поддержания этого низкого давления достаточно откачивать получающуюся воду. Поскольку объем воды в тысячи раз меньше по объему, чем конденсирующийся пар, относительные затраты энергии на откачку конденсата в общем энергобалансе ничтожны. Что касается конденсации в эжекторе, то в отличие от обычного эжектора снижение давления происходит в основном не за счет механического увлечения пара высокоскоростной струей воды, а ЗА СЧЕТ КОНДЕНСАЦИИ ПАРА НА ХОЛОДНОЙ СТРУЕ, т.е это практически не механический, а тепловой процесс. И еще. То, что температура рабочего тела на выходе низкое, не порок, а благо, ибо КПД можно повысит не только за счет увеличесния верхней температуры цикла, но и за счет уменьшения нижней температуры, тогшда большая часть тепла превратится в механическую работу. Не знаю, достучусь ли, вы, судя по всему, не знаете даже, что такое показатель адиабаты

  • 3 марта 2016 в 01:42 • #
    Артём Черкашин

    Вы правы, я разобрался в чем ошибался. Спасибо!

>