Оптимальные параметры регенеративного подогрева

1. Оптимальные параметры регенеративного подогрева

2. Регенеративный подогрев (продолжение)

Характер зависимости экономии теплоты от степени регенерации и числа
регенеративных подогревателей

3. Регенеративный подогрев (продолжение)

1.
2.
3.
4.
При увеличении числа подогревателей к.п.д. цикла с
регенерацией растет, а оптимальная степень
регенерации увеличивается.
Максимальная энергетическая эффективность
регенеративного подогрева достигается при
бесконечном числе регенеративных подогревателей и
степени регенерации, равной единице.
Однако анализ показывает, что относительный прирост
к.п.д. с каждым последующим дополнительным
подогревателем быстро уменьшается.
Оптимизация распределения подогрева питательной
воды по ступеням обязательна при разработке и расчете
регенеративных схем подогрева.

4. Оптимальное распределение регенеративного подогрева по ступеням.

• Для достижения максимальной тепловой эффективности желательно
иметь как можно больше ступеней регенеративного подогрева
питательной воды, причем выгоднее иметь смешивающие
подогреватели, так как в этом случае из-за отсутствия
дополнительного температурного напора, необходимого для
теплообмена между греющим паром и нагреваемой водой, тепло пара
отборов используется полнее. Но увеличение числа подогревателей
ведет, кроме роста к.п.д., еще и к росту капитальных и
эксплуатационных затрат.
• При дальнейшем анализе зависимость для к.п.д. представляем в виде
P 1
K qK
q0
• Здесь q K hK hK/
- количество тепла, передаваемого в
конденсаторе охлаждающей воде,
q0 h0 hП .В. - удельное количество теплоты, подводимое к
рабочему телу в парогенераторе (или в реакторе),
Z
K 1 i , Z – число регенеративных подогревателей
i 1

5. Оптимальное распределение регенеративного подогрева по ступеням (один подогреватель в схеме).

Рассмотрим вариант тепловой схемы с одним регенеративным
подогревателем смешивающего типа
1 , h1
П . В . , hп . в .
K , hK/
Для данного случая можно записать:
K 1 П .В. 1
hП . В. 1 h1 (1 1 ) hK/
Здесь h1 , hK' , hПВ - энтальпия пара отбора, энтальпия конденсата после
конденсатора и энтальпия питательной воды, соответственно.

6. Оптимальное распределение регенеративного подогрева по ступеням (продолжение)

• Используя уравнения материального и теплового балансов, получаем:
hП . В. hK/
hП . В. hK/
1
/
h1 hK
h1 hП .В. hП . В. hK/
Введём следующие обозначения:
1 hП .В. hK/ - подогрев в регенеративном подогревателе,
q1 h1 hП .В. - тепло, передаваемое паром питательной воде.
1
q1
Тогда 1
, K
1 q1
1 q1
Для рассматриваемого случая можно записать
(h h )
AP1 1 0 1
K (h0 hK )
.
AP1
или
1 h0 h1 hПВ hПВ hK' hK'
q1
h0 hK
1 h0 (q1 1 hK' )
q1
h0 hK

7. Оптимальное распределение регенеративного подогрева по ступеням (продолжение)

• Анализ полученного соотношения.
h0 ,h K , hK/
- это начальные и конечные параметры рабочего тела
и от регенерации не зависят;
q1
зависит от теплоты конденсации r, степени сухости.
Если при небольшом изменении давления пренебречь
зависимостью r от давления, то
..
q1 f ( 1 )
В итоге получаем, что для случая
регенеративным подогревателем
Pmax f ( APmax ) f ( 1, опт )
схемы
с
одним

8. Оптимальное распределение регенеративного подогрева по ступеням (продолжение)

• Найдем условие максимума энергетического коэффициента
AP
0 или
1
опт
1
или
AP
h0 2 1 q1 hK/ 0 ,
h0 q1 hK/
h0 h1 hП .В. hK/
h0 h1 hП .В. hK/
h h
0 1 1
2
2
2
2
2
2
1опт h0 h1
Другими словами, оптимальный подогрев питательной воды при одной
ступени регенерации равен теплоперепаду пара отбора в турбине

9. Оптимальное распределение регенеративного подогрева по ступеням (продолжение)

hП .В. hK/
• Какова при этом оптимальная степень регенерации '
?
/
h0 hK
Вспомним, что
q1 h1 hП .В. - тепло, передаваемое паром питательной воде в
регенеративном подогревателе.
С другой стороны,
q 0 h0 h0/- теплота, затрачиваемая на испарение 1 кг воды в
источнике тепла (парогенераторе или реакторе).
.
Если предположить, что теплота парообразования слабо
зависит от давления, то можно допустить что
q1 q0

10. Оптимальное распределение регенеративного подогрева по ступеням (продолжение)

• Тогда получаем
опт
1
h0 q1 hK/
h0 h0 h0/ hK/
h0/ hK/
h0 h1
2
2
2
В результате имеем
1опт
hП .В. hK/
1
/
2 2
h0 hK
Для случая произвольного числа Z регенеративных подогревателей,
включенных в схему, оптимальные параметры следующие:
опт
i
hi 1 hi ,
опт
/
Z , t опт t / Z t t / t 0 t K Z
П . В.
K
K
Z 1
Z 1

11. Практические рекомендации

1. Так как к.п.д. цикла вблизи оптимальной степени регенерации слабо зависит
от степени регенерации, то целесообразно осуществлять цикл с рабоч опт,
так как при относительно малой потере в к.п.д. мы получаем экономический
выигрыш. Реально рабоч (0,85 0,9) опт .
2. Стремиться к большому числу РП не следует, так как при незначительном
приросте к.п.д. мы сильно увеличиваем капитальные и эксплуатационные
затраты. На практике принято Z = 5 - 8 (~5 ПНД и ~3 ПВД). опт (15 35) ˚С.
Примечание: количество регенеративных подогревателей зависит и от типа
реактора. Например, для РБМК, как правило, нет ПВД, так как tП.В. занижена
по другим соображениям:
–
уменьшается вынос продуктов коррозии в реактор;
–
улучшается работа ГЦН, т.к. при более низкой температуре
питательной воды увеличивается запас до кавитации насоса;
–
увеличивается предельная мощность ТК по условию запаса до
кризиса кипения.