Հարդարում. Կցամասեր. Վերանորոգում. Տեղադրում. Ընտրություն. բացվածք
Նախքան արդյունավետության բարձրացման թերմոդինամիկական մեթոդների և տեխնիկայի նկարագրությանը անցնելը, մենք ներկայացնում ենք մի քանի օժանդակ հայեցակարգ: Այս ներածության անհրաժեշտությունը հետևյալն է. Բանն այն է, որ η t, ըստ սահմանման, «օգուտների» և «ծախսերի» հարաբերակցությունն է։ Արդյունավետության բարձրացման գրեթե բոլոր մեթոդները միաժամանակ փոխում են η t կոտորակի համարիչը և հայտարարը։ Եվ, հետևաբար, անորոշություն կա ամբողջ ֆրակցիայի վարքագծում։
Մյուս կողմից, այս անորոշությունը բացակայում է, եթե գործ ունենք Carnot ցիկլի հետ, քանի որ ջերմության աղբյուրի T 1 և ջերմատախտակի T 2 ջերմաստիճանի փոփոխությունը բավականին միանշանակորեն խոսում է η t K-ի փոփոխության մասին: Բացի այդ. Գոլորշի էլեկտրակայանների արդյունավետության բարձրացման բոլոր թերմոդինամիկ մեթոդներն ու տեխնիկան չեն փոխում T 2-ի արժեքը, քանի որ գործնականում դժվար է փոխել:
Այսպիսով, Rankine ցիկլի ջերմամատակարարումը տեղի է ունենում որոշ կոտրված կորի երկայնքով (տես Նկար 6.4 և T-s դիագրամ, պրոցեսը 4 - 5 - 1, p 1 = const):
Սահմանում:Ջերմամատակարարման գործընթացի միջին ինտեգրալ ջերմաստիճանը գոլորշու էներգիայի ցիկլում կոչվում է
Այլ կերպ ասած,<Т 1 >Մաթեմատիկայի մեջ այն կոչվում է ֆունկցիայի միջին ինտեգրալ արժեքը փաստարկի տատանումների որոշ միջակայքում: Հետո շոգեէլեկտրակայանի ցանկացած ցիկլի համար համարժեքԿարնո ցիկլը կունենա հավասար արդյունավետություն.
η t к = 1 - Т 2 /
Շոգեէլեկտրակայանի η t-ի ավելացման կամ փոփոխման ցանկացած առաջարկ կգնահատվի փոփոխությամբ
3.1. Տուրբինի դիմաց աշխատող հեղուկի ջերմաստիճանի բարձրացում:
Նկ. 6.6-ը ջերմային արդյունավետության բարձրացման այս տեխնիկայի նկարազարդումն է:
Խնդրում ենք նկատի ունենալ, որ «նպաստի» չափը, այսինքն. մեկ ցիկլի աշխատանքը ավելացել է T 1-ի աճով, բայց միևնույն ժամանակ մեծացել է ջերմության կորուստը կոնդենսատորում, ավելացել է ջերմության սպառումը մեկ ցիկլով: Այստեղ հստակ երևում է, որ η t կոտորակի համար և՛ համարիչը, և՛ հայտարարը մեծացել են, և արդյունքն անորոշ է (տե՛ս (6.5)): Բայց առաջին ձեռքից կարելի է տեսնել, որ T 1-ի աճը T 1 ´-ի աճն է
Բրինձ. 6.6. η t-ով մեծացնելու մեթոդի նկարազարդում
ջերմաստիճանի բարձրացում T 1 գոլորշու տուրբինի դիմաց.
Մեկնաբանություն.Մեծացնելով T 1-ը, մենք միտումնավոր չփոխեցինք Rankine ցիկլի մյուս բոլոր պարամետրերը: Չի կարելի ամեն ինչ միանգամից փոխել՝ ինչ-որ օրինաչափություն բացահայտելու համար։
3.2. Տուրբինի դիմաց աշխատող հեղուկի ճնշման բարձրացում.
Նկ. 6.7-ը η t մեծացնելու այս մեթոդի օրինակն է:
Բրինձ. 6.7. η t մեծացման մեթոդի նկարազարդում
տուրբինի դիմաց ջրի գոլորշու ճնշումը.
Դատելով նկ. 6.7, դժվար է որոշել, թե արդյոք մեկ ցիկլի աշխատանքը ավելացել է, թե նվազել, բայց կոնդենսատորում ջերմության կորուստը ակնհայտորեն նվազել է: Եթե օգտագործենք հայեցակարգը
Մեկնաբանություն.Տուրբինի դիմաց գոլորշու T 1 ջերմաստիճանի բարձրացումն այնքան էլ արդյունավետ չէ, քանի որ p=const իզոբարները բավականին կտրուկ բարձրանում են գերտաքացած ջրի գոլորշիների շրջանում: Սա է այս նյութի բնույթը:
Մեկնաբանություն.Վերևում ներկայացված η t մեծացնելու երկու մեթոդներն էլ «օրհնված» են թերմոդինամիկայով։ Գործնականում, տուրբինի դիմաց ջրի գոլորշու ջերմաստիճանի և ճնշման բարձրացումը սահմանափակվում է ջերմակայուն և հատկապես դիմացկուն նյութերի մի շարքով, ինչպես կաթսայատան միավորի, այնպես էլ տուրբինի արտադրության համար: Այստեղ իր ողջ ահռելի աճով վեր է խոյանում «Նյութագիտություն» գիտությունը։
Ցիկլի ջերմային արդյունավետությունը
Եթե հաշվի չառնենք պոմպում ջրի ադիաբատիկ սեղմման ժամանակ ջերմաստիճանի աննշան աճը, ապա.
որտեղ է ճնշման տակ եռացող ջրի էթալպիան Ռ 2.
Նկար 8.9 - Ռանկինի ցիկլը գերտաքացած գոլորշու վրա.
ա- ընդ p, v- դիագրամ; բ- ընդ Տ, ս- գծապատկեր
Նկար 8.10 - Ռանկինի ցիկլը հ, ս- գծապատկեր
Բանաձևից կարելի է տեսնել, որ իդեալական Rankine ցիկլի արդյունավետությունը որոշվում է գոլորշու էթալպիաների արժեքներով տուրբինից առաջ և հետո, և ջրի էնթալպիան: , եռման կետում: Իր հերթին, այս արժեքները որոշվում են ցիկլի երեք պարամետրերով. տուրբինի դիմաց գտնվող գոլորշու ճնշումը և ջերմաստիճանը և ճնշումը: Ռ 2 տուրբինի հետևում, այսինքն՝ կոնդենսատորում։
Իրոք, իմանալով և հեշտությամբ գտնելով կետի դիրքը 1 v հ, ս- գծապատկեր և գտի՛ր էնթալպիան: Կետից գծված ադիաբատի հատում 1 , isobar-ով սահմանում է կետի դիրքը 2, այսինքն էթալպիա։ Վերջապես ճնշման տակ եռացող ջրի էթալպիան p 2,կախված է միայն այս ճնշումից:
Գոլորշու գերտաքացումը մեծացնում է ջերմամատակարարման միջին ջերմաստիճանը ցիկլի մեջ՝ առանց ջերմության հեռացման ջերմաստիճանը փոխելու։ Հետեւաբար, գոլորշու էլեկտրակայանի ջերմային արդյունավետությունը մեծանում է շարժիչի դիմաց գտնվող գոլորշու ջերմաստիճանի բարձրացմամբ: Օրինակ, կախվածությունը բացարձակ ճնշումներից = 9,8 ՄՊա և Ռ 2 = 3,9 կՊա:
Տուրբինի դիմաց գոլորշու ճնշման աճով մշտական և Ռ 2, ցիկլի օգտակար աշխատանքը մեծանում է, այսինքն. 
... Միևնույն ժամանակ, մեկ ցիկլով մատակարարվող ջերմության քանակը փոքր-ինչ նվազում է գերտաքացած գոլորշու էթալպիայի նվազման պատճառով: .
Հետևաբար, որքան բարձր է ճնշումը, այնքան բարձր է Rankine-ի իդեալական ցիկլի արդյունավետությունը:
Նկար 8.11 - Գերտաքացած գոլորշու ճնշման ազդեցությունը Ռանկինի ցիկլի պարամետրերի վրա
Նկար 8.11-ը ցույց է տալիս, որ ավելի շատ ճնշումտուրբինի դիմաց համապատասխանում է ավելի բարձր խոնավությունդրանից գոլորշի է դուրս գալիս: Երբ գերտաքացած գոլորշին դուրս է գալիս տուրբինից; երբ պարզվում է, որ այն մի փոքր խոնավ է, և երբ չորության աստիճանը զգալիորեն մեծ է մեկից պակաս... Ջրի կաթիլների պարունակությունը գոլորշու մեջ մեծացնում է շփման կորուստը տուրբինի հոսքի ճանապարհին: Հետևաբար, գոլորշու կաթսայի ներքևում գտնվող գոլորշու ճնշման բարձրացման հետ միաժամանակ անհրաժեշտ է բարձրացնել դրա գերտաքացման ջերմաստիճանը, որպեսզի պահպանվի տուրբինից դուրս եկող գոլորշու խոնավությունը սահմանված սահմաններում:
Նույն նպատակով տուրբինում մասամբ ընդլայնված գոլորշին վերադարձվում է կաթսա և կրկին գերտաքացվում է (արդեն ավելի ցածր ճնշման տակ)՝ իրականացնելով այսպես կոչված երկրորդական (և երբեմն երրորդական) ջեռուցում։ Միևնույն ժամանակ, սա մեծացնում է ցիկլի ջերմային արդյունավետությունը:
Տուրբիններ ատոմակայաններհագեցած գոլորշին ունի հատուկ ձևավորում, որը թույլ է տալիս հեռացնել խտացման ժամանակ բաց թողնված ջուրը:
Գոլորշի պարամետրերի աճը որոշվում է մետալուրգիայի զարգացման մակարդակով՝ մետաղներ թողնելով կաթսաների և տուրբինների համար։ 535-565 ° C ջերմաստիճանով գոլորշի ստանալը հնարավոր դարձավ միայն ցածր լեգիրված պողպատների օգտագործման շնորհիվ, որոնցից պատրաստվում են գերտաքացուցիչներ և տուրբինների տաք մասեր։ Ավելի բարձր պարամետրերի (580-650 ° C) անցումը պահանջում է թանկարժեք բարձր խառնուրդով (աուստենիտիկ) պողպատների օգտագործումը:
Նվազող ճնշման հետ p 2գոլորշի տուրբինի հետևում, ցիկլում ջերմության հեռացման միջին ջերմաստիճանը նվազում է, իսկ ջերմամատակարարման միջին ջերմաստիճանը քիչ է փոխվում: Հետևաբար, որքան ցածր է գոլորշու ճնշումը տուրբինի հետևում, այնքան բարձր է գոլորշու էլեկտրակայանի արդյունավետությունը:
Տուրբինի ներքևի ճնշումը, որը հավասար է կոնդենսատորի գոլորշու ճնշմանը, որոշվում է հովացման ջրի ջերմաստիճանով: Եթե հովացման ջրի միջին տարեկան ջերմաստիճանը կոնդենսատոր մուտքի մոտ մոտավորապես 10-15 ° C է, ապա այն թողնում է կոնդենսատորը տաքացվող մինչև 20-25 ° C: Գոլորշին կարող է խտանալ միայն այն դեպքում, եթե ապահովված է արձակված ջերմության հեռացումը, և դրա համար անհրաժեշտ է, որ գոլորշու ջերմաստիճանը կոնդենսատորում լինի առնվազն 5-10 ° C ավելի բարձր, քան հովացման ջրի ջերմաստիճանը: Հետևաբար, կոնդենսատորում հագեցած գոլորշու ջերմաստիճանը սովորաբար 25-35 ° C է, և այս գոլորշու բացարձակ ճնշումը p 2համապատասխանաբար 3-5 կՊա: Արդյունավետության բարձրացումցիկլը՝ հետագա կրճատմամբ p 2ավելի ցածր ջերմաստիճան ունեցող բնական հովացուցիչների բացակայության պատճառով գործնականում անհնար է:
Ջեռուցում.Այնուամենայնիվ, հնարավոր է բարձրացնել գոլորշու էլեկտրակայանի արդյունավետությունը՝ ավելացնելով, այլ ոչ թե նվազեցնելով ճնշումը և ջերմաստիճանը տուրբինի հոսանքին ներքևից մինչև այնպիսի արժեք, որ վատնում է ջերմությունը (որը կազմում է ջերմության ընդհանուր քանակի կեսից ավելին): ցիկլը) կարող է օգտագործվել ջեռուցման, տաք ջրամատակարարման և տարբեր տեխնոլոգիական գործընթացների համար (Նկար 6.12): Այդ նպատակով հովացման ջուրը ջեռուցվում է կոնդենսատորում TO,չի թափվում ջրամբար, ինչպես զուտ խտացման ցիկլում, այլ քշվում է ջեռուցման սարքերջերմային սպառող TPև դրանց մեջ սառչելով՝ արտազատում է կոնդենսատորում ստացված ջերմությունը։ Արդյունքում, այս սխեմայով աշխատող կայանը միաժամանակ արտադրում է և՛ էլեկտրական էներգիա, և՛ ջերմություն: Նման կայանը կոչվում է համակցված ջերմաէլեկտրակայան (CHP):
Գծապատկեր 8.12 - Ջերմության համատեղ առաջացման տեղակայման սխեման և էլեկտրական էներգիա: ԱՀ.- գոլորշու կաթսա; Տ- գոլորշու տուրբին; TO- կոնդենսատոր ջեռուցիչ; Ն- պոմպ; TP- ջերմային սպառող. Թվերը համապատասխանում են ցիկլի կետերին Տ, սդիագրամ
Սառեցման ջուրը կարող է օգտագործվել ջեռուցման համար միայն այն դեպքում, եթե դրա ջերմաստիճանը 70-100 ° C-ից ցածր չէ: Գոլորշի ջերմաստիճանը կոնդենսատորում (ջեռուցիչ) TOպետք է լինի առնվազն 10-15 ° C բարձր: Շատ դեպքերում պարզվում է, որ այն ավելի քան 100 ° C է, և այս ջերմաստիճանում հագեցած գոլորշիների ճնշումը ավելի բարձր է, քան մթնոլորտայինը: Հետևաբար, այս ձևով աշխատող տուրբինները կոչվում են հետադարձ ճնշման տուրբիններ:
Այսպիսով, հետևի ճնշումով տուրբինի հետևում ճնշումը սովորաբար կազմում է առնվազն 0,1-0,15 ՄՊա՝ խտացնող տուրբինի հետևում մոտ 4 կՊա-ի փոխարեն, ինչը, իհարկե, հանգեցնում է տուրբինում գոլորշու աշխատանքի նվազման և համապատասխան բարձրացման։ թափոնների ջերմության քանակը. Սա կարելի է տեսնել Նկ. որտեղ օգտագործված ջերմությունը օգտակար է2"-3"-4"-5-6, իսկ հակաճնշման տակ՝ մակերեսով 1-2-3-4-5-6. Քառակուսի 2-2"-3"-4 տալիս է օգտակար աշխատանքի նվազում՝ տուրբինի հետևում ճնշման բարձրացման պատճառով p 1նախքան p 2.
Հետադարձ ճնշման միավորի ջերմային արդյունավետությունը ավելի ցածր է, քան խտացնող միավորի ջերմային արդյունավետությունը, այսինքն՝ վառելիքի ջերմության ավելի փոքր մասը վերածվում է էլեկտրականության: Մյուս կողմից, այս ջերմության օգտագործման ընդհանուր աստիճանը դառնում է շատ ավելի մեծ, քան խտացնող միավորում: Հետադարձ ճնշմամբ իդեալական ցիկլում ջերմությունը ծախսվում է կաթսայում՝ գոլորշի առաջացնելու համար (տարածք 1-7-8-4-5-6), սպառողների կողմից ամբողջությամբ օգտագործված: Դրա մի մասը (տարածք 1-2-4-5-6) վերածվում է մեխանիկական կամ էլեկտրական էներգիայի, իսկ մաս (տարածք 2-7-8-4) ջերմային սպառողին տրվում է գոլորշու կամ տաք ջրի ջերմության տեսքով։
Հետադարձ ճնշման տուրբին տեղադրելիս յուրաքանչյուր կիլոգրամ գոլորշի օգտակար աշխատանք է կատարում։ 
և ջերմության սպառողին տալիս է ջերմության քանակություն 
... Էլեկտրաէներգիայի արտադրության միավոր 
և դրա ջերմային հզորությունը 
համաչափ գոլորշու սպառմանը Դայսինքն՝ կոշտ միացված են։ Սա գործնականում անհարմար է, քանի որ էլեկտրաէներգիայի և ջերմության պահանջարկի գրաֆիկները գրեթե երբեք չեն համընկնում։
Նման կոշտ կապից ազատվելու համար տուրբինները հետ վերահսկվող միջանկյալ ընտրությունզույգ. Նման տուրբինը բաղկացած է երկու մասից՝ բարձր ճնշման մաս (ՀԷԿ), որտեղ գոլորշին ընդլայնվում է ճնշումից ճնշում։ p 6-ից,պահանջվում է ջերմային սպառողի համար, և ցածր ճնշման (LPH) մի մասը, որտեղ գոլորշին ընդարձակվում է մինչև ճնշում Ռ 2 կոնդենսատորում: Կաթսայի կողմից առաջացած ամբողջ գոլորշին անցնում է HPC-ով: Դրա մի մասը (ճնշման տակ էջ 6-ից) վերցվում և մատակարարվում է ջերմային սպառողին. Մնացած գոլորշու քանակությունը LPH-ով անցնում է կոնդենսատոր TO.Կարգավորելով և-ի միջև փոխհարաբերությունները, հնարավոր է ինքնուրույն փոխել տուրբինի և՛ ջերմային, և՛ էլեկտրական բեռները միջանկյալ հեռացման միջոցով, ինչը բացատրում է դրանց լայնածավալ օգտագործումը ՋԷԿ-ներում: Անհրաժեշտության դեպքում տրամադրվում են երկու կամ ավելի կարգավորելի արդյունահանումներ՝ տարբեր գոլորշու պարամետրերով: Կարգավորվողների հետ մեկտեղ յուրաքանչյուր տուրբին ունի ևս մի քանիսը չկարգավորված դուրսբերումներգոլորշի, որն օգտագործվում է կերակրման ջրի վերականգնողական ջեռուցման համար՝ զգալիորեն մեծացնելով ցիկլի ջերմային արդյունավետությունը:
Մի տեսակ «ջեռուցում» կարող է իրականացվել նույնիսկ զուտ խտացման կայաններում, որտեղ օգտագործվում է կոնդենսատորներից հովացնող ջուր, օրինակ՝ լողավազանների կամ ջրամբարների ջեռուցման համար, որտեղ արհեստականորեն աճեցվում են ձկները։ Թափոնային ջերմությունը կարող է օգտագործվել ջերմոցների, ջերմոցների և այլնի տաքացման համար: Իհարկե, այդ նպատակների համար CHPP-ի տարածքում պահանջվող ջերմության քանակը շատ ավելի քիչ է, քան թափոնների ընդհանուր քանակությունը, բայց, այնուամենայնիվ, դրա նման օգտագործումը տարր է: առանց թափոնների տեխնոլոգիա՝ ապագայի տեխնոլոգիա:
Նկար 8.13 - Ջեռուցման ցիկլը Տ, ս- գծապատկեր
Նկար 8.14 - Տուրբինի տեղադրում փոփոխական գոլորշու արդյունահանմամբ
Չնայած այրման արտադրանքներից գոլորշու ջերմության փոխանցման ժամանակ էներգիայի մեծ կորուստներին, գոլորշու էլեկտրակայանների արդյունավետությունը միջինում ավելի բարձր է, քան գազատուրբինային միավորը և մոտ է հիմնականում ներքին այրման շարժիչի արդյունավետությանը: շնորհիվ գոլորշու առկա էքսերգիայի լավ օգտագործման։ (Ինչպես նշվեց վերևում, դրա ջերմաստիճանը կոնդենսացիոն տուրբինի ելքի մոտ 28-30 ° C է:) Մյուս կողմից, տուրբինում առկա ջերմության մեծ անկումը և դրա հետ կապված 1 կՎտ գեներացման համար գոլորշու համեմատաբար ցածր հատուկ սպառումը թույլ են տալիս. վիթխարի հզորությամբ գոլորշու տուրբինների ստեղծում՝ մինչև 1200 ՄՎտ մեկ միավորում: Ուստի շոգեէլեկտրակայանները գերակշռում են ինչպես ջերմային, այնպես էլ ատոմակայաններում։ Գոլորշի տուրբինները օգտագործվում են նաև տուրբո փչակներ վարելու համար (մասնավորապես՝ պայթուցիկ վառարանների արտադրության մեջ)։ Գոլորշի տուրբինային կայանների թերությունը մետաղի բարձր ծախսերն են, որոնք հիմնականում կապված են կաթսայատան միավորի մեծ զանգվածի հետ: Հետևաբար, դրանք գործնականում չեն օգտագործվում տրանսպորտում և չեն պատրաստվում ցածր էներգիայով։
Տուրբինով շոգեէլեկտրակայանի էներգետիկ հաշվեկշիռը ներկայացված է Նկ. 519. Նա օրինակելի է; շոգեէլեկտրակայանի արդյունավետությունը կարող է նույնիսկ ավելի բարձր լինել (մինչև 27%)։ Էներգիայի կորուստները, որոնք տեղի են ունենում շոգեէլեկտրակայանի շահագործման ընթացքում, կարելի է բաժանել երկու մասի. Կորուստների մի մասը պայմանավորված է անկատար դիզայնով և կարող է կրճատվել առանց կաթսայի և կոնդենսատորի ջերմաստիճանը փոխելու: Օրինակ, կաթսայի ավելի կատարյալ ջերմամեկուսացում կազմակերպելով, հնարավոր է նվազեցնել ջերմության կորուստը կաթսայատան մեջ։ Երկրորդ՝ շատ ավելի մեծ մասը՝ կոնդենսատորը հովացնող ջրին փոխանցվող ջերմության կորուստը, ստացվում է, որ լիովին անխուսափելի է կաթսայում և կոնդենսատորում տվյալ ջերմաստիճաններում։ Մենք արդեն նշել ենք (§ 314), որ ջերմային շարժիչի աշխատանքի պայմանը ոչ միայն ջեռուցիչից որոշակի քանակությամբ ջերմության ստացումն է, այլ նաև այդ ջերմության մի մասը սառնարան տեղափոխելը:
Ջերմային շարժիչների նախագծման մեծ գիտական և տեխնիկական փորձը և ջերմային շարժիչների աշխատանքային պայմանների վերաբերյալ խորը տեսական ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ ջերմային շարժիչի արդյունավետությունը կախված է ջեռուցիչի և սառնարանի ջերմաստիճանի տարբերությունից: Որքան մեծ է այս տարբերությունը, այնքան ավելի մեծ արդյունավետություն կարող է ունենալ գոլորշու էլեկտրակայանը (իհարկե, պայմանով, որ վերանան վերը նշված նախագծման բոլոր տեխնիկական թերությունները): Բայց եթե այս տարբերությունը փոքր է, ապա նույնիսկ տեխնիկապես ամենակատարյալ մեքենան չի կարող զգալի արդյունավետություն տալ: Տեսական հաշվարկը ցույց է տալիս, որ եթե ջեռուցիչի թերմոդինամիկական ջերմաստիճանը հավասար է սառնարանի ջերմաստիճանին, ապա արդյունավետությունը չի կարող ավելի մեծ լինել, քան
Բրինձ. 519. Տուրբինով շոգեէլեկտրակայանի մոտավոր էներգետիկ հաշվեկշիռը
Այսպիսով, օրինակ, գոլորշու շարժիչի համար, որը գոլորշու ջերմաստիճանը 100 (կամ 373) է կաթսայում, իսկ 25 (կամ 298) ջերմաստիճանը սառնարանում, արդյունավետությունը չի կարող ավելի շատ լինել։ 
, այսինքն 20% (գործնականում, սարքի անկատարության պատճառով, նման տեղադրման արդյունավետությունը շատ ավելի ցածր կլինի): Այսպիսով, ջերմային շարժիչների արդյունավետությունը բարելավելու համար անհրաժեշտ է տեղափոխել ավելի բարձր ջերմաստիճաններ կաթսայում, և, հետևաբար, ավելի բարձր գոլորշու ճնշումների: Ի տարբերություն նախորդ կայանների, որոնք աշխատում էին 12-15 ատմ ճնշման տակ (որը համապատասխանում է 200 գոլորշու ջերմաստիճանին), ժամանակակից շոգեէլեկտրակայաններում սկսեցին տեղադրվել 130 ատմ և ավելի (ջերմաստիճանը մոտ 500) կաթսաներ։
Կաթսայի ջերմաստիճանը բարձրացնելու փոխարեն հնարավոր կլիներ իջեցնել կոնդենսատորի ջերմաստիճանը։ Սակայն պարզվեց, որ դա գործնականում անիրագործելի է։ Շատ ցածր ճնշումների դեպքում գոլորշու խտությունը շատ ցածր է, և հզոր տուրբինի միջոցով մեկ վայրկյանում մեծ քանակությամբ գոլորշու փոխանցման դեպքում տուրբինի և դրա հետ կոնդենսատորի ծավալը պետք է լինի աննախադեպ մեծ:
Ջերմային շարժիչի արդյունավետությունը բարձրացնելուց բացի, հնարավոր է գնալ «ջերմային թափոնների» օգտագործման ճանապարհով, այսինքն՝ կոնդենսատորը սառեցնելով ջրով հեռացվող ջերմությունը։
Բրինձ. 520. CHP-ի մոտավոր էներգետիկ հաշվեկշիռը
Կոնդենսատորով ջեռուցվող ջուրը գետ կամ լիճ ցամաքեցնելու փոխարեն, դուք կարող եք այն ուղղել տաք ջրի խողովակներով կամ օգտագործել արդյունաբերական նպատակներով քիմիական կամ տեքստիլ արդյունաբերության մեջ: Տուրբիններում հնարավոր է նաև գոլորշի ընդլայնել միայն մինչև 5-6 ատմ ճնշում: Միաժամանակ տուրբինից դուրս է գալիս շատ տաք գոլորշի, որը կարող է ծառայել մի շարք արդյունաբերական նպատակների։
Թափոններ օգտագործող կայանը սպառողներին մատակարարում է ոչ միայն մեխանիկական աշխատանքի արդյունքում ստացված էլեկտրական էներգիա, այլև ջերմություն։ Այն կոչվում է համակցված ջերմաէլեկտրակայան (CHP): CHPP-ի մոտավոր էներգիայի հաշվեկշիռը ներկայացված է Նկ. 520 թ.
Նպատակը:ջերմության վերածումը աշխատանքի.
Թերմոդինամիկան չի արգելում նման փոխակերպումը, քանի որ թերմոդինամիկայի առաջին օրենքի համաձայն
du = dq - dw → dw = dq - du. (6.1)
Հետևաբար, հնարավոր է ստանալ dw> 0 աշխատանք կամ / և ջերմություն մատակարարելով dq> 0 կամ / և նվազեցնելով ներքին էներգիան du< 0.
Քիմիական տեխնոլոգիայի և էներգետիկայի մեջ ջերմային էլեկտրակայանները օգտագործվում են որպես էներգիայի աղբյուրներ կոմպրեսորների, վակուումային պոմպերի, օդափոխիչների և գազի փչակների, հեղուկների շարժման պոմպերի, ջարդիչները վարելու և այլ սրճաղացների համար: Էլեկտրաէներգիայի արդյունաբերության մեջ ջերմային էլեկտրակայաններն օգտագործվում են էլեկտրաէներգիա և ջերմություն արտադրելու համար՝ ջեռուցման համար։
1. Ներքին այրման շարժիչներ.
Այս շարժիչները տարբերվում են բենզինի և դիզելային վառելիքի տեսակով: Նկ. 6.1-ը ցույց է տալիս բենզինային շարժիչի ցիկլի ցուցիչի դիագրամը:
Բրինձ. 6.1. Բենզինային ներքին այրման շարժիչի ցուցիչի դիագրամ:
A1 - գոլորշու-օդ խառնուրդի ներծծման գործընթացը մխոցի ծավալի մեջ.
1 - 2 - այս խառնուրդի սեղմում; 2-րդ կետում, բռնկման սարքի (մոմ) կայծի գրգռումը.
2 - 3 - մթնոլորտային թթվածնի հետ խառնված բենզինի գոլորշիների բռնկում (պայթյուն);
3 - 4 - ծխատար գազերի պոլիտրոպիկ ընդլայնման գործընթացը.
4-րդ կետում - արտանետվող փականի բացում;
4 - 1 գործընթաց ծխատար գազերի արտանետում մթնոլորտ:
Նկ. 6.2-ը ցույց է տալիս դիզելային ներքին այրման շարժիչի ցուցիչի դիագրամը:
Բրինձ. 6.2. Դիզելային ներքին այրման շարժիչի ցուցիչի դիագրամ:
A1 - մթնոլորտից մաքուր օդը շարժիչի գլան ներծծելու գործընթացը.
1 - 2 - օդի սեղմման գործընթաց; 2-րդ կետում - դիզելային վառելիքի ներարկում մխոցում.
2 - 3 - վառելիքի այրում; 3 - 4 - պոլիտրոպիկ ընդլայնման գործընթացը;
տ 4 - արտանետվող փականի բացում; 4 - 1 - ծխատար գազերի արտանետում մթնոլորտ:
Կարելի է ցույց տալ, որ ներքին այրման շարժիչների η t ջերմային արդյունավետությունը մեծապես կախված է սեղմման հարաբերակցությունից p 1 / p 2 (տես Նկար 6.1 և 6.2). որքան մեծ է այս աստիճանը, այնքան մեծ է η t: Բենզինային շարժիչի համար սեղմման հարաբերակցությունը սահմանափակվում է մթնոլորտային թթվածնի հետ խառնված բենզինի գոլորշիների ինքնաբուխ բռնկման ջերմաստիճանով: Հետևաբար, գոլորշի-օդ խառնուրդը պետք է սեղմվի մինչև բռնկման կետից ցածր ջերմաստիճան, և այրումը ինքնին (պայթուցիկ տեսակ) սկսվում է բռնկման մոմում կայծի օգնությամբ:
Դիզելային շարժիչներում մաքուր օդը սեղմվում է, նման շարժիչներում սեղմման հարաբերակցությունը սահմանափակվում է միայն շարժիչների արտադրության նյութերի ուժային հատկություններով: Հետևաբար, դիզելային շարժիչում սեղմման հարաբերակցությունը շատ ավելի մեծ է, քան բենզինային շարժիչի սեղմման հարաբերակցությունը և, համապատասխանաբար, η t նույնպես:
Բենզինային շարժիչների համար η ≈ 25% - 30%, դիզելային շարժիչների համար η ≈ 40% - 45%. Սա նշանակում է, որ տանկի 10 լիտր բենզինից միայն 2,5 լիտրը կծախսվի մեքենայի իրական շարժման վրա, իսկ մնացածը կուղղվի մթնոլորտի տաքացմանն ու շրջակա միջավայրի կեղտը։ Մյուս կողմից, դիզելային շարժիչը օգտակար կօգտագործի վառելիքի կեսից մի փոքր պակաս, իսկ մնացածը կվատնվի:
2. Գոլորշի էլեկտրակայաններ.
Նկ. 6.3-ը ցույց է տալիս էլեկտրաէներգիայի արտադրության համար գոլորշու էլեկտրակայանի գործընթացի հոսքի դիագրամ:
Բարձր ճնշման և ջերմաստիճանի գոլորշին (տես հատոր 1) սնվում է տուրբինի վարդակների մեջ (տես դասախոսություն 5), որտեղ գոլորշու պոտենցիալ էներգիան վերածվում է գոլորշու հոսքի կինետիկ էներգիայի (հոսքի արագությունը գերձայնային է)։ Գերձայնային հոսքի կինետիկ էներգիան տուրբինի շեղբերների վրա վերածվում է տուրբինի անիվի պտտման կինետիկ էներգիայի և էլեկտրաէներգիա առաջացնելու աշխատանքի։
Նկ. 6.3-ը ցույց է տալիս մեկ տուրբին, փաստորեն, տուրբինն ունի գոլորշու ընդլայնման մի քանի փուլ:
Տուրբինից հետո (տես կետ 2) գոլորշին ուղղվում է դեպի կոնդենսատոր։ Սա սովորական ջերմափոխանակիչ է, հովացման ջուրն անցնում է խողովակների ներսում, դրսից՝ ջրային գոլորշի, որը խտանում է, ջուրը դառնում է հեղուկ (տես կետ 3):
Բրինձ. 6.3. Գոլորշի էլեկտրակայանի հոսքի սխեմատիկ դիագրամ:
Այս ջուրը մտնում է սնուցման պոմպ, որտեղ ճնշումը մեծանում է մինչև անվանական (նախագծային) արժեքը (տես կետ 4):
Այնուհետև, բարձր ճնշման ջուրն ուղղվում է դեպի կաթսայատան միավոր (Նկար 6.3-ում այն գծված է գծերով): Այս ագրեգատում ջուրը սկզբում տաքացվում է մինչև եռման կետը կաթսայատան վառարանից դուրս եկող ծխատար գազերից, այնուհետև մտնում է կաթսայի խողովակները, որտեղ փուլային փոխակերպում է տեղի ունենում մինչև չոր հագեցած գոլորշու վիճակ (տես նկ. 6.3-ի 5-րդ կետը: ):
Ի վերջո, չոր հագեցած գոլորշին գնում է դեպի գերտաքացուցիչ, որը ջեռուցվում է վառարանից դուրս եկող ծխատար գազերով: Գերտաքացուցիչից ելքի գոլորշու վիճակը բնութագրվում է 1 կետով: Այսպես է փակվում ցիկլը (տես դասախոսություն 4): Գոլորշի էլեկտրակայանի այս ցիկլը առաջարկվել է գերմանացի ինժեներ Ռանկինի կողմից և, հետևաբար, այն կոչվել է Ռանկինի ցիկլ։
Դիտարկենք Ռանկինի ցիկլը երեք թերմոդինամիկական դիագրամներում p - v, T - s, h - s (տես նկ. 6.4):
Բրինձ. 6.4. Ռանկինի ցիկլը թերմոդինամիկական դիագրամների վրա:
Կետերի համարակալումը համընկնում է Նկ. 6.3.
Գործընթաց 1 - 2 - գոլորշու ընդլայնում տուրբինի վարդակներում;
2 - 3 - գոլորշու խտացման գործընթաց; 3 - 4 - գործընթաց կերակրման պոմպում;
4 - 5 - ջրի ջեռուցման և դրա եռման գործընթացը. 5 - 1 - գոլորշու գերտաքացման գործընթաց:
Դիագրամների ստվերավորված տարածքները, որոնց մակերեսը թվայինորեն հավասար է մեկ ցիկլի աշխատանքին և ջերմությանը, և q q = w q:
Տեխնոլոգիական սխեմայից Նկ. 6.3 և T - s դիագրամը Նկ. 6.4 հետևում է, որ ջերմություն է մատակարարվում աշխատանքային հեղուկին 4 - 5 - 1 պրոցեսներում, որի համար ds> 0: Եվ այս գործընթացները բնութագրվում են ինվարիանտ p 1 = const. Հետևաբար, Rankine ցիկլում մատակարարվող ջերմային q ենթակետերը հավասար են.
q sub = h 1 - h 4. Ջ. (6.2)
Աշխատանքային հեղուկից ջերմությունը հանվում է 2 - 3 պրոցեսի ընթացքում (ds< 0) и этот процесс тоже p 2 = const. Поэтому
q անցքեր = h 2 - h 3: J. (6.3)
Մատակարարված ջերմության և հեռացվող ջերմության միջև տարբերությունը q ցիկլի ջերմությունն է, որը վերածվում է w q աշխատանքի (տես դասախոսություն 4):
w q = q q = (h 1 - h 4) - (h 2 - h 3) = (h 1 - h 2) - (h 4 - h 3):
Ջրի էթալպիայի տարբերությունը սնուցման պոմպից առաջ (կետ 3) և հետո (կետ 4) աննշան է: Ինչ վերաբերում է
w q = q q = h 1 - h 2. (6.4)
Ռանկինի ցիկլի ջերմային արդյունավետությունը (և սա «օգուտի» հարաբերակցությունն է, այսինքն՝ w c, «ծախսերին», այսինքն՝ q ենթին) հավասար է.
η t = (h 1 - h 2) / (h 1 - h 4). (6.5)
Օրինակ.Գոլորշի էլեկտրակայանը գործում է ըստ Rankine ցիկլի սկզբնական գոլորշու պարամետրերով p 1 = 20 բար և t 1 = 300 0 С. Կոնդենսատորի ճնշում p 2 = 0,05 բար: Գտե՛ք ջերմային արդյունավետությունը η t.
Լուծում.Ինչպես հետևում է այն խնդիրների լուծման ընդհանուր մեթոդից, որոնցում առաջանում է իրական աշխատանքային հեղուկ, առաջին հերթին անհրաժեշտ է պարզել ջրի վիճակը ցիկլի առաջին կետում (տես նկ. 6.4), որպեսզի իմանանք, թե որ աղյուսակները. ջրի գոլորշու համար պետք է օգտագործվի անհրաժեշտ պարամետրերը գտնելու համար:
Համաձայն H 2 O-ի հագեցած գոլորշիների աղյուսակների՝ p 1 = 20 բար արժեքով, մենք գտնում ենք հագեցվածության (եռման) ջերմաստիճանը՝ tn = 212 0 C: Համեմատեք այս արժեքը t 1 = 300 0 C-ի հետ: Քանի որ t 1 > tn, ապա անում ենք եզրակացություն. 1-ին կետում ջրի գոլորշին գերտաքացած վիճակում է և, հետևաբար, անհրաժեշտ է օգտագործել աղյուսակը գերտաքացած ջրի գոլորշու համար: Նայելով (6.5)-ին, երևում է, որ աղյուսակից խնդիրը լուծելու համար պահանջվում է էթալպիա 1-ին կետում՝ h 1 = 3019 կՋ / կգ:
Այնուհետև մենք դիմում ենք 2-րդ կետում գոլորշու վիճակի պարամետրերի որոշմանը: Այս կետի մասին մենք գիտենք, որ p 2 = 0,05 բար և որ s 2 = s 1 = 6,757 կՋ / կգ Կ (այստեղ մենք մտովի գծեցինք իզենտրոպ 1 կետից: դեպի isobar p 2 = const, քանի որ 1-2 գործընթացը տուրբինի վարդակներում գոլորշու արտահոսքի գործընթաց է):
Կրկին, մենք ավանդաբար վերաբերում ենք հագեցած ջրի գոլորշիների աղյուսակին ըստ ճնշումների և տեսնում ենք, որ p 2 = 0,05 բարում, էնտրոպիան s΄ = 0,4761 կՋ / կգ Կ եռացող ջրի համար, իսկ էնտրոպիան s «= 8,393 կՋ / կգ չոր հագեցած գոլորշու համար: Համեմատելով s', s "և s 2 էնտրոպիաների արժեքները, երևում է, որ 2-րդ կետը գտնվում է թաց (հագեցած) գոլորշու շրջանում և, հետևաբար, անհրաժեշտ է օգտագործել խոնավ ջրի գոլորշիների աղյուսակները:
Նայելով (6.5)-ին, երևում է, որ խնդիրը լուծելու համար անհրաժեշտ է որոշել էնթալպիայի արժեքը 2-րդ կետում: Դա անելու համար նախ պետք է գտնել ջրի գոլորշիների չորության աստիճանը 2-րդ կետում, և միայն դրանից հետո որոշեք h 2:
s 2 = s 1 = s΄ + xr / T n → x = (s 1 - s΄) T n / r.
Ջրի փուլային անցման ջերմությունը p 2 = 0,05 բար ճնշման դեպքում հայտնաբերվում է հագեցած ջրի գոլորշիների նույն աղյուսակների համաձայն. r = 2423 ԿՋ / կգ: Այստեղ մենք գտնում ենք գոլորշու ջերմաստիճանը 2-րդ կետում՝ t 2 = t n = 32,88 0 С: Այնուհետև
x = (6,757 - 0,476) (32,88 + 273) / 2423 = 0,793:
h 2 = h΄ + xr → h 2 = 137,83 + 0,793 * 2423 = 2059 կՋ / կգ:
Եռման ջրի էթալպիայի արժեքը h' = 137,83 կՋ / կգ = h 4 կրկին հայտնաբերվում է հագեցած ջրի գոլորշիների նույն աղյուսակներից:
Վերջապես.
η t = (տես (6.5)) = (3019 - 2059) / (3019 - 137.83) = 0.333:
Պատասխան.η t = 0,333 = 33,3%:
Մեկնաբանություն.Ջերմային արդյունավետության այս արժեքը հիմնականում նշանակում է հետևյալը. Կաթսայատան վառարանում այրված 100 վագոն ածուխից, որն արդյունահանվել է Կուզբասում ինչ-որ տեղ հանքափորների ծանր ու վտանգավոր աշխատանքով, բերված, ասենք, Կոլա թերակղզի Կիրովսկ քաղաք երկաթուղով, միայն 34 վագոն ածուխ է ստանալու: «վերափոխված» է էլեկտրաէներգիայի, իսկ մնացած 66 մեքենաները կօգտագործվեն մթնոլորտը տաքացնելու համար։ Ինչպիսի վատնում!
Գետի ափին գտնվող որոշ ՋԷԿ-երի կոնդենսատորներից տաք ջուր. Մոսկվան լցվում է գետը. Վայրի բադերը չեն ցանկանում ձմռանը թռչել Աֆրիկա, նրանք և ՋԷԿ-ը լավ են զգում, բայց մեզ համար սա կործանում է։
Մեկնաբանություն.Եկեք գտնենք Կարնո ցիկլի ջերմային արդյունավետությունը նույն ջերմաստիճանի միջակայքում, ինչ դիտարկված օրինակում: Կոնդենսատորում ջրի ջերմաստիճանն արդեն որոշվել է ըստ հագեցած ջրի գոլորշիների աղյուսակի՝ p 2 = 0,05 բար՝ t n = 32,88 0 С:
η к t = 1 - T 2 / T 1 = 1 - (32,88 + 273) / (300 + 273) = 0,466 = 46,6%
Այլ կերպ ասած, ամենակատարյալ ցիկլը, այսինքն. Կարնո ցիկլը, ունի արդյունավետություն դիտարկվող օրինակի խնդրի պայմաններում կեսից մի փոքր պակաս (100 վագոն քարածուխից կեսը ծախսվելու է մթնոլորտի տաքացման վրա)։ Իսկ այստեղ թերմոդինամիկայի հետ վիճելն անիմաստ է։
Բրինձ. 6.5-ը ցույց է տալիս Ռանկինի ցիկլի ցածր արդյունավետության պատճառը Կարնո ցիկլի համեմատությամբ:
Բրինձ. 6.5. Rankine ցիկլի ցածր արդյունավետության պատճառի նկարազարդում
Կարնոտ ցիկլի համեմատ։ Կորած աշխատանք - ստվերային տարածք:
Կետերի համարակալումը համընկնում է Նկ. 6.3 և 6.4.
Մեկնաբանություն.Գոլորշի էլեկտրակայանի կատարելությունը որոշվում է ոչ միայն ցիկլի ջերմային արդյունավետությամբ, այլև կաթսայատան միավորի արդյունավետությամբ: Վերջինս աշխատող հեղուկին մատակարարվող ջերմության և վառելիքի քիմիական էներգիայի հարաբերակցությունն է։ Ի պատիվ կենցաղային ջերմային և էներգիայի ինժեներների, կաթսայատան ագրեգատներ մշակողների, ժամանակակից կաթսայատան կայանի արդյունավետությունը 99,5% է: Սա նշանակում է, որ 100 ածուխի վագոններից 99,5 ածուխի վագոնները «կվերափոխվեն» գերտաքացվող գոլորշու էթալպիային (6.3, 6.4 և 6.5 նկարներում 1-ին կետ) և մթնոլորտը տաքացնելու համար կօգտագործվի միայն 0.5 քարածուխ վագոն։ Հետևաբար, ամբողջ շոգեէլեկտրակայանի ցածր արդյունավետությունը, որն աշխատում է ըստ Ռանկինի ցիկլի, ունի խորը թերմոդինամիկ (գենետիկ) պատճառներ։
Այս հիմքերի էությունն այն է, որ ջրի բնույթը, նրա ֆիզիկաքիմիական հատկությունները այնպիսին են, որ Ռանկինի ցիկլը թույլ է լրացնում Կարնո ցիկլի ներսում գտնվող տարածքը (տես Նկար 6.5):
Զուտ պատմականորեն ջուրը շոգեէլեկտրակայաններում բավականին երկար ժամանակ դարձել է աշխատանքային հեղուկ։ Իսկ դրա պատճառն այն է, որ ջուրը Երկրի վրա ամենատարածված նյութն է, նախկինում ջուրը շատ էր, անգին էր։ Այսօր ջրի ցածր արժեքը դարձել է առասպել. նախ՝ ջուրը սակավ է դարձել, ռուսական արդյունաբերությունը վաղուց սովի դիետայի վրա է. երկրորդ, գետից, լճից, ջրամբարից կամ արտեզյան ջրհորից ջուրը պարզվեց, որ պարզապես անպիտան է, այն պարունակում է շատ կեղտեր, կարծրության աղեր, լուծված գազեր, այս ամենը մեծապես նվազեցնում է ինչպես կաթսայատան միավորի, այնպես էլ տուրբինի հուսալիությունը: Ժամանակակից ջրի մաքրումը գոլորշու էլեկտրակայանի համար այն շատ թանկ է դարձնում: Նույնիսկ կոնդենսատորի սառեցման ջուրը պետք է մանրակրկիտ մաքրվի ջրիմուռներից, ամեոբայից, դրոշակակիր օրգանիզմներից, միկրոօրգանիզմներից, քանի որ դրանք հիանալի ապրում են և ակտիվորեն բազմանում են ջերմափոխանակիչում՝ ամբողջ տեղադրումը հասցնելով ձախողման:
Ամփոփենք նախնական արդյունքներըԵ՛վ ներքին այրման շարժիչների, և՛ գոլորշու էլեկտրակայանների արդյունավետությունը չափազանց փոքր է: Հետևաբար, անհրաժեշտ է և/կամ միջոցներ մշակել արդյունավետության բարձրացման և/կամ էներգախնայողության հետ կապված:
Գոլորշի էլեկտրակայան(PSU) էներգիայի սարքավորումների համալիր է, որտեղ ջրի գոլորշին օգտագործվում է որպես աշխատանքային միջավայր: Հայտնի են տարբեր PSC ցիկլեր, ներառյալ Carnot ցիկլը, որը, ինչպես ցույց է տրված Ch. 4, բոլոր հնարավոր ցիկլերի ամենաբարձր ջերմային արդյունավետությունը տվյալ ջերմաստիճանի տիրույթում: Ջրային գոլորշու առավելությունը հենց այն է, որ գոլորշիացման գործընթացում ջերմություն կարող է մատակարարվել նրան իզոթերմի երկայնքով, իսկ ջերմությունը կարող է հեռացվել նաև իզոթերմի երկայնքով խտացման ժամանակ: Եթե ջերմամատակարարման գործընթացները կապված չեն փուլային փոխակերպումների հետ, տեխնիկապես շատ դժվար է դրանք իրականացնել խիստ մշտական ջերմաստիճանում: Կարելի է պնդել, որ տեխնիկապես Կարնո ցիկլը հնարավոր է միայն թաց գոլորշու շրջանում։
Դա անելու համար հեղուկը, որը գտնվում է հագեցվածության վիճակում (7-րդ կետ, նկ. 8.1), պետք է ուղարկվի գոլորշու գեներատոր, որտեղ նրան ջերմություն է մատակարարվում, օրինակ՝ հանածո վառելիքի այրման արգասիքներից։ կամ թողարկվել միջուկային ռեակցիայի ժամանակ: Թաց գոլորշու շրջանում իզոթերմը և իզոբարը համընկնում են, հետևաբար, գոլորշու գեներատորում էապես իզոբարային եռման գործընթացը նույնպես տեղի է ունենում հաստատուն ջերմաստիճանում: Գոլորշի գեներատորից չոր հագեցած գոլորշի (այսինքն. 2) ուղարկվել է ադիաբատիկ ընդլայնման մինչև կոնդենսատորի ճնշում
Բրինձ. 8.1.
(Տ. 3 ) գոլորշու շարժիչում՝ մխոցային շոգեշարժիչ կամ գոլորշու տուրբին։ Կոնդենսատորում ջերմությունը հեռացվում է արտանետվող գոլորշուց մշտական ճնշման և ջերմաստիճանի դեպքում, և գոլորշին խտանում է, բայց ոչ ամբողջությամբ (այսինքն. 4). Կոնդենսատոր -Սա ջերմափոխանակիչ է, որի մեջ այսպես կոչված շրջանառվող ջուրը շարժվում է բազմաթիվ փոքր տրամագծով խողովակների միջով, որը հեռացնում է գոլորշու արտանետվող ջերմությունը խողովակների արտաքին մակերեսի խտացման ժամանակ: Խոնավ գոլորշին կոնդենսատորից հետո մտնում է գոլորշու մխոց կամ թիթեղային կոմպրեսոր և ադիաբատիկորեն սեղմվում է մինչև հագեցած ջրի վիճակ, ներառյալ. 1.
Կարնո ցիկլի ջերմային արդյունավետությունը թաց գոլորշու շրջանում
Այս արդյունավետությունն ունի առավելագույն հնարավոր արժեքը ջերմաստիճանի տիրույթում իրականացվող ցանկացած ցիկլերի համար T (_ 2և G 3 _ 4.
Ցավոք սրտի, հարաբերակցությունը չի կարող կամայականորեն կրճատվել
արդյունավետությունը բարձրացնելու միջոց։ Ջրային գոլորշու համար բնական սահմանը համար T (_ 2է T cr = 647 K, իսկ խտացման ջերմաստիճանի համար ստորին սահմանը շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանն է, որից պետք է հեռացվի ջերմությունը - G 3 _ 4> 300 K: Այսպիսով.
Դիտարկվող ցիկլի փաստացի արդյունավետ արդյունավետությունը զգալիորեն ցածր կլինի, քանի որ թաց գոլորշու ընդլայնումը և, հատկապես, սեղմումը ուղեկցվում են էներգիայի մեծ կորուստներով: Ավելին, թաց գոլորշու ադիաբատիկ սեղմման մեքենան, որը պետք է գործի նախ որպես կոմպրեսոր՝ սեղմելով գոլորշին համեմատաբար բարձր չորությամբ, իսկ հետո՝ որպես պոմպ, պետք է չափազանց բարդ լինի և չի կարող լինել հուսալի կամ էժան։
Հարկ է նշել, որ ջերմաստիճանի օգտագործումը 7 \ _ 2, մոտ Տ cr, հանգեցնում է ցիկլում 1 կգ գոլորշու արտադրած օգտակար աշխատանքի նվազմանը: Սրանում համոզվելու համար բավական է համեմատել տարածքները 1-2-3-4 և G-2 «-3» -4»նկ. 8.1.
Կարնո ցիկլի նկատված թերությունները օրգանապես բնորոշ են դրան և խոչընդոտում են դրա գործնական կիրառմանը: Միևնույն ժամանակ, դիտարկվող ցիկլի փոքր բարելավումները, որոնք առաջարկել է Ուիլյամ Ջոն Մակքորն Ռենկինը (1820-1872), այն վերածում են ցիկլի, որի օգնությամբ Երկրի վրա արտադրված ողջ էլեկտրաէներգիայի ավելի քան 80%-ը արտադրվում է ջերմային և ջերմային պայմաններում։ ատոմակայաններ.