Главная - Литература

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 [69] 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93

I - цикл, сбответствующий жидкости;

II - цикл, соответствующий парообразованию И КоНдеНсйЦИИ; III - цикл, соответствующий перегреву и расширению пара.


Рис. 146. Диаграмма цикла судовой паротурбинной установки в координатах

Т-S.

I - частичный цикл, соответствующий области жидкости; II - частичный цикл, соответствующий области парообразования; / - частичный цикл, соответствующий области

перегрева пара

При этом легко доказать, что средний к. п. д. паросилового цикла (цикла Ренкина) оказывается меньшим, чем к. п. д. цикла Карно в заданном интервале температур, т. е.

Г]терм- f, + f„ + f,„ ГКарно, (УО

где Гц,р - средняя температура, при которой осущест-

вляется подвод теплоты:

-< 1.

Tlcp -

Fl, Рц, Fill - площади диаграмм частичных циклов; "Ль "Пп. "Пп! ~ термические к. п. д. частичных циклов,

Птерм == а-Пкарио, (97)

где а для любой части термодинамического цикла современных паротурбинных установок можно считать лежащим в диапазоне 0,60,7 [39].



Следовательно, если говорить о возможности полной замены парогенераторов, турбин и конденсаторов термоэлектрогенератором, к. п. д. процесса преобразования энергии должен находиться в диапазоне 0,6-ь0,7 (без учета большего по сравнению с главной турбиной к. п. д. гребного электродвигателя постоянного тока). Однако, как следует из графика рис. 147, величина zT для рассматриваемого случая должна быть не менее 7-ь 10. Современные же термоэлектрические материалы характеризуются величиной 27= 1,0-1,2 и обеспечивают возможность получения значений термического к. п. д. не более 18-н20% величины к. п. д.

£

Рис. 147. График зависимости доли к. п. д. цикла Карно е от величины гТ

цикла Карно в рассматриваемом диапазоне температур. Естественно, такие показатели не дают оснований для утверждения экономической целесообразности частичной или полной замены оборудования паросиловой установки термоэлектрогенераторами.

Если на основании количественных характеристик диаграмм рис. 148 выполнить аналогичные расчеты для различных газовых циклов, можно убедиться, что и здесь величина а должна находиться в диапазоне 0,41-0,68. Таким образом, использование термоэлектрогенераторов вместо оборудования газотурбинных или дизельных установок экономически нецелесообразно.

В приведенных рассуждениях речь шла о полной или частичной замене парового или газового цикла. Однако существует еще одна возможность использования термоэлектрогенераторов в составе паротурбинных и газотурбинных судовых установок -• применение так называемых предвключенных термоэлектрогенераторов.

В судовых паротурбинных установках температура пара ограничивается значениями 793-г-803° К (давление пара 60-V-70 ата) 14* 211



при использовании низколегированных сталей перлитного класса или 883-ь903° К (давление пара 100120 ата) в случае высоколегированных сталей аустенитного класса. При больших температурах стойкость этих материалов вследствие ползучести и коррозии резко уменьшается. Кроме того, дальнейшее возрастание температуры пара дает весьма незначительный выигрыш в к. п. д. цикла Ренкина, который не может скомпенсировать возникающие при этом серьезные трудности.

p,кГ/cм


0.05 D.W 0,15 0.20 0,25

Рис. 148. Диаграммы циклов судовых газотурбинных установок в координатах p-v (а) и Т-S (б)

Такого же рода ограничения максимальной температуры рабочего агента имеют место и в газотурбинных установках. При этом увеличение максимальной температуры газа до значений выше 1273° К ограничено прочностью материала лопаток турбины.

Таким образом, как в паровом, так и в газовом цикле максимальные температуры рабочих агентов практически ограничены значениями 1073--1273° К-

Температура же газового пламени при сжигании органического топлива составляет не менее 1873° К и таким образом обеспечивает возможность дополнительного использования температурного интервала примерно от 1273 до 1673° К.

Использование в этом интервале температур прёдвключенного термоэлектрогенератора с точки зрения общего к. п. д. цикла вполне оправдано, так как тепловая энергия топлива в этом случае частично преобразуется в электрическую энергию, а оставшаяся ее часть в турбинной установке реализуется в механическую энергию. Таким образом, достигается чистый выигрыш по мощности установки, прямо пропорциональный величине к. п. д. процесса прямого преобразования энергии в термоэлектрогене-



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 [69] 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93



0.0098