Metode de ameliorare a randamentului ciclului termic cu abur

Metode de ameliorare a randamentului ciclului termic cu abur

1.1. Preincalzire regenerativa

Preincalzirea regenerativa consta in preincalzirea apei de alimentare a caldarii prin utilizarea aburului deja destins partial in turbina. Astfel, temperatura medie superioara creste iar necesarul de combustibil in focarul caldarii scade. Conform fig. 1 si 2 aburul de la priza nereglabila e trimis la preincalzitor unde cedeaza caldura . Priza nereglabila este caracterizata prin faptul ca in exploatare presiunea aburului la priza respectiva se modifica in functie de regimul momentan al masinii. Condensatul se reintroduce in circuitul principal. Daca se neglijeaza pierderile de caldura rezulta ca .

Utilizarea preincalzirii regenerative prezinta urmatoarele efecte:

a)      Se micsoreaza caldura necesara in caldare cu marimea si deci se reduce consumul de combustibil;

b)      Se reduce lucrul mecanic cu

In acest caz randamentul ciclului termic este:   

Observatii:

a)      La cresterea temperaturii de preincalzire creste si ;

b)      La marirea exagerata a temperaturii de preincalzire pierderea relativa de lucru mecanic este mai rapid[ decat ;

c)      Curba de variatie a randamentului cu temperatura apei de alimentare prezinta un maxim ce corespunde temperaturii optime;

d)     Pentru marirea eficientei preincalzirii trebuie micsorata pierderea de lucru mecanic prin folosirea preincalzirii in treapta cu abur de presiune din ce in ce mai mare; in prezent numarul de trepte de preincalzire este limitat la 8. Temperatura de preincalzire se alege dupa relatia:

1.2. Reducerea temperaturii de condensare

Este una din cele mai eficiente metode de ameliorare a randamentului ciclului termic Claussius-Rankine. (Fig. 3)

Observatii:

a)      Prin micsorarea temperaturii se mareste aria utila a ciclului cu portiunea . Deci lucrul mecanic efectuat este mai mare si randamentul ciclului creste. Titlul aburului la evacuarea din turbina se reduce si creste foarte mult volumul specific.

b)      Imbunatatirea randamentului prin reducerea temperaturii de condensatie depinde in primul rand de posibilitatea producerii apei de racire in cantitatea si cu temperatura necesara si in al doilea rand de posibilitatea prelucrarii in ultimele trepte ale turbinei a unor volume mai mari de abur cu nivel de umiditate ridicat.

1.3 Utilizarea caldurii reziduale

Eficienta ciclului termic poate fi radical majorata prin utilizarea caldurii reziduale adica a caldurii evacuate cu apa de racire din condensator.

Intr-o instalatie de forta cu abur chiar daca se aplica metodele indicate randamentul nu poate fi mai mare de 35-40%.

Observatii:

a)      Cantitatea de caldura evacuata in apa de racire nu poate fi utilizata in nici un fel pentru ca are un potential termodinamic redus. Aburul trebuie evacuat la presiunea pentru a se gasi consumatori;

b)      Utilizarea caldurii duce la cresterea randamentului ciclului. Este caldura continuta in aburul prelucrat partial sau total in turbina.

2. Tipuri de turbine cu abur

2.1 Dupa principiul de functionare

a)      Turbine cu actiune. Destinderea se produce numai in ajutaje. Fig. 5

b)      Turbine cu reactiune. Destinderea se produce atat in ajutaje cat si in palete. Fig. 6

c)      Turbine cu actiune si reactiune redusa. Destindere predominanta in ajutaje.

d)     Turbine combinate. Turbina cuprinde atat trepte cu actiune cat si cu reactiune.

2.2 Dupa directia de curgere a aburului

a)      Turbine axiale. (Fig. 7) Aburul curge paralel cu axul turbinei. La aceste turbine, paletele sunt dispuse radial si solicitate la intindere de forta centrifuga de inertie ceea ce permite sectiuni mari de trecere a aburului.

b)      Turbine diagonale. (Fig. 8) Aburul curge oblic fata de axul turbinei unghiul de inclinare fiind cuprins intre 0 si 90⁰.

c)      Turbine radiale. Aburul curge perpendicular pe axul turbinei.

d)     Turbine radial-axiale. Primele trepte sunt de tip radial.

2.3 Dupa felul cum are loc transformarea energiei aburului

a)      Turbine unietajate. Au o singura treapta. In fig. 9 este prezentata turbina Laval cu un singur sir de ajutaje si palete. Turbina este de putere mica utilizata pentru antrenarea unor compresoare, pompe, suflante etc. Se utilizeaza si in domeniul naval la actionarea pompelor de la nava. Pierderi reziduale foarte mari. .

b)      Turbine multietajate.