- РАЦИОНАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ С ПАРОВЫМИ МАШИНАМИ И ЛОКОМОБИЛЯМИ
- Тепловые потери и баланс
Паровые машины имеют в своей теоретической основе тот же идеальный цикл Ренкина, как и паровые турбины. Разница в том, что в паровой машине, вследствие экономически целесообразной ограниченности размеров цилиндров, расширение пара не может быть доведено до низких конечных давлений и заканчивается при сравнительно невысоком вакууме. Это предопределяет относительно меньшую экономичность работы цилиндров низкого давления и повышенный по сравнению с паровой турбиной удельный расход пара.
Действительная внутренняя (индикаторная) работа паровой машины значительно меньше теоретической при полном расширении. Она представлена на рис. 81. Отдельные участки, обозначенные цифрами, показывают тепловые потери, снижающие внутреннюю мощность цилиндра по различным причинам при том же расходе пара: участок 1 снижения полезной площади индикаторной диаграммы обусловлен потерями в паропроводе и арматуре — на линии между котлом и машиной.
Участок 2 показывает потерю от дросселирования пара в паровпускных органах самой машины: впускных клапанах, золотниковых каналах и т. д. Величина этой потери зависит от скорости, с которой пар проходит через каналы и впускные органы парораспределения; с увеличением скорости пара потеря давления резко увеличивается.
Рис. 80. Метод определения наивыгоднейшей конструкции теплоизоляции
Для каждого варианта подсчитывается сумма годовых расходов: сгод, состоящая из стоимости тепловых потерь Сгод и стоимости процентных отчислений на амортизацию СгодА. Если теперь построить график (рис. 80), то наивыгоднейшая конструкция изоляции определится как имеющая минимальные годовые эксплуатационные расходы при удовлетворении условий, что температура на поверхности ее не превышает 50° С, а удельные тепловые потери не превышают величин, указанных в табл. 23.
Стоимости изоляционных материалов берутся по ценнику (см. табл. 25).
Как показывает рис. 80, сумма годовых эксплуатационных расходов сэгод дает минимум для конструкций из материала А при толщине изоляции δА— 113 мм, из материала Б при толщине изоляции δБ= 140 мм.
Если принять во внимание, что минимальная сумма годовых эксплуатационных расходов для материала А — МА меньше, чем минимальная сумма годовых эксплуатационных расходов для конденсацией, достигающей в отдельных случаях до 40% от полезного расхода пара машиной.
Для снижения этой потери в процессе конструирования паровых машин предусматриваются следующие мероприятия: применение перегретого пара; применение паровых рубашек для наружного обогрева стенок цилиндра и его крышек (в машинах, работающих насыщенным или слабо перегретым паром, это дает экономию в расходе тепла от 4 до 10% и в ряде случаев даже до 20%); увеличение числа оборотов; устройство отдельных органов для управления впуском и выпуском пара с отдельными паровыми каналами; многократное расширение пара; прямоточность пути пара, при котором пар впускается с концов цилиндра и выпускается из середины.
В работающей машине величина потери от внутренней конденсации зависит от величины наполнения, увеличиваясь при его уменьшении.
Потери от мятая пара при впуске и выпуске могут быть значительно снижены выбором должного сечения каналов для прохода его в органах парораспределения и более совершенной конструкции парораспределения — с короткими паровыми каналами и достаточно быстрым открытием и закрытием паровых окон.
Абсолютный электрический к. п. д. паровой машины определяется по формуле:
(121)
где ηt—термический к. п. д. паровой машины:
(122)
где: L0 — работа идеальной машины по диаграмме, кгм;
i1 — теплосодержание свежего пара перед машиной, ккал/кг;
i2 — теплосодержание пара в конце адиабатического расширения, ккал/кг;
i2" — теплосодержание воды при конечном давлении, ккал/кг,
h0 — располагаемое адиабатическое теплопадение по is-диаграмме, ккал/кг.
Анализ структуры термического к. п. д. показывает, что понижение давления и температуры пара перед машиной и увеличение сопротивления выхлопа или недостаточный вакуум в конденсаторе ведут к быстрому падению этого к. п. д. и перерасходу топлива. Наоборот, возможное по конструкции повышение начальных параметров пара и снижение конечного давления повышает экономичность работы машины.
Относительные индикаторные к. п. д. паровых машин
Из табл. 26 видно, что экономичность паровых машин с клапанным парораспределением значительно выше, чем у машин с золотниковым парораспределением.
Перегрев пара и наличие паровой рубашки резко сокращают начальную конденсацию и повышают ηοί. Такое же значение имеет принцип прямоточности. Работа паровой машины в области высокого давления относительно выгоднее, чем в области вакуума. Поэтому машины, работающие с выхлопом и с противодавлением, имеют ηoί выше, чем работающие с конденсацией.
ηм — механический к. п. д. машины, зависящий от типа машины и ее состояния.
Для машин, работающих с выхлопом пара в атмосферу, и для машин менее совершенных экономичность значительно ниже.
