Теоретические основы. В парогазовых установках термодинамически наивыгоднейшее соотношение начального давления и начальной температуры пара

В парогазовых установках термодинамически наивыгоднейшее соотношение начального давления и начальной температуры пара, а также параметров его промежуточного перегрева, зависят от того, какая часть полезной мощности ПГУ приходится на долю паровой турбины, т. е. Зависят от относительного расхода пара d.

В случае когда , то можно считать температуру уходящих газов от d независимой. В этом случае она определяется температурой питательной воды и принятым минимальным температурным напором Dt_мин в газоводяном подогревателе.

С увеличением d одновременно возрастают полезная работа пара и потери тепла в конденсаторе. При этом изменяется внутренний КПД цикла

, (5.1)

где l_г, l_п, q_ух, q_к – полезная работа газовой и паровой ступеней, потери тепла с уходящими газами и в конденсаторе соответственно, кДж/кг, при постоянных параметрах пара и газа остаются неизменными.

При этом производная от формулы (5.1) по d будет равна

. (5.2)

При условии производная будет положительна. В этом случае увеличение d будет способствовать повышению КПД ПГУ. При производная отрицательна, что указывает на целесообразность уменьшения d. При значениях отношение расходов рабочих тел не влияет на КПД ПГУ.

Таким образом, условие определяет целесообразность изменения соотношения мощностей паровых и газовых турбин и коэффициента избытка воздуха в уходящих газах ПГУ. Последнее объясняется тем, что в ПГУ полезную работу совершают два рабочих тела – водяной пар и продукты сгорания топлива, причем каждое из них теряет часть подводимого тепла в окружающую среду (в конденсаторе или с уходящими газами). Всегда будет целесообразно увеличивать количество рабочего тела, с которым относительные потери тепла оказываются меньшими.

Расчеты показывают, что для ПГУ, отношение , как правило, меньше отношения и лишь при высоких значениях температуры уходящих газов (выше 200 – 250 °С) эти отношения могут оказаться равными друг другу. Следовательно, в большинстве случаев нужно увеличивать относительную мощность газовой турбины и уменьшать относительный расход пара.

Очевидно, что чем больше разность , тем больший эффект может быть достигнут. Однако это увеличение относительной мощности газовой турбины оказывается выгодным до определенных пределов, так как при оно сопровождается ростом потерь тепла с уходящими газами и может привести к снижению КПД.