Почему в паровых котлах перегревают пар?
▶Посмотреть решениеСкрыть решение
Насыщенный пар при малейшем падении температуры (стенка трубы чуть холоднее, расширение в турбине) частично конденсируется. Капли — это:
— удары по лопаткам турбины, эрозия металла;
— потеря работы: часть пара превратилась в воду и больше не расширяется как газ;
— гидравлические удары в трубопроводах.
Перегрев на десятки и сотни градусов уводит пар далеко от кривой насыщения. Чтобы сконденсироваться, ему теперь нужно остыть на всю эту дельту — в тракте этого не происходит. Пар остаётся сухим.
Второй выигрыш термодинамический. КПД цикла Ренкина растёт с температурой подвода тепла. Перегретый пар позволяет поднять среднюю температуру нагрева без роста давления в котле сверх разумного.
Насыщенный пар лежит на кривой сосуществования: любое охлаждение в трубе рождает капли. Капли бьют по лопаткам, воруют работу расширения, дают гидроудары. Перегрев уводит пар в область сухого газа: чтобы сконденсироваться, ему нужно остыть на всю дельту перегрева, и в тракте этого не происходит.
Второй выигрыш — КПД цикла Ренкина растёт со средней температурой подвода тепла. Перегретый пар позволяет поднять эту температуру без роста давления в котле сверх разумного. На \(P\)–\(V\) диаграмме насыщенный пар при расширении сразу заходит под колокол; перегретый стартует правее и выше.