О моделировании теплосиловых паровых установок

В современной стационарной теплоэнергетике в основном используются паровые теплосиловые установки. Теплосиловые установки, в которых в качестве рабочего тела применяется нар, имеют ряд достоинств, но сравнению с теплосиловыми установками, в которых рабочим телом является газ. Наиболее распространенным рабочим телом теплосиловых паровых циклов является вода — самое доступное и дешевое рабочее тело.

Процессы, происходящие в энергоустановках, достаточно сложны, поэтому для того чтобы иметь возможность их анализа, нужна модель.

Такая модель предполагает принятие некоторых упрощающих допущений. В сущности, подобное моделирование неизбежно при любом техническом анализе. Хотя во многих случаях результаты моделирования имеют лишь качественный характер, они позволяют сделать выводы о взаимосвязи различных факторов и их влиянии на работу всей системы. Примерная схема тепловой электростанции представлена на рис. 12.1.

Рис. 12.1. Схема тепловой электростанции Приведенную схему можно разбить на четыре блока. С точки зрения термодинамического анализа наибольший интерес представляет блок А, в котором тепловая энергия преобразуется в работу. В блоке В происходит сгорание топлива, которое сопровождается выделением тепла. На атомных электростанциях источником тепловой энергии является контролируемая ядерная реакция, при этом тепло от реактора передается с помощью теплоносителя. В последнее время прилагаются большие усилия для того, чтобы использовать тепловую энергию солнечного излучения. Эту энергию, в принципе, тоже можно использовать для нагрева воды.

Вал турбины связан с электрогенератором D. Пар из турбины попадает в конденсатор, где он конденсируется на внешних стенках труб охлаждающей водой из блока С. Нагретая вода в блоке С поступает в градирню, где охлаждается: при этом часть воды испаряется, одновременно часть тепловой энергии выбрасывается в атмосферу. Охлажденная вода вновь поступает в конденсатор.

С точки зрения защиты окружающей среды наибольшую опасность представляют блоки В и С.

Как видно из рис. 12.1, блок, А является замкнутым. Рабочее тело циркулирует в нем, получает извне тепло, которое циклически превращает в работу. Рассмотрим возможные реализации циклов в блоке А.