Рис. 4.19 Рис. 4.20
В паровом котле за счет тепла продуктов сгорания топлива питательная вода нагревается до температуры кипения (процесс 3 – 4 на рис. 4.20), затем превращается в пар (4 – 5).
Образующийся в котле пар со степенью сухости, близкой к х = 1, направляется в пароперегреватель, где осуществляется подсушка и перегрев пара до температуры T1 (5 – 1). Весь процесс подвода тепла 3 – 4 – 5 – 1 протекает при одном и том же давлении (p1 = const).
Далее пар с параметрами р1, T1 поступает в турбину, где расширяется до давления р2 и совершает работу. Процесс расширения 1 – 2 в проточной части турбины протекает в идеальном цикле Ренкина адиабатно, без потерь, следовательно, s1 = s2. Работа расширения пара используется на вращение ротора электрического генератора.
После турбины пар с давлением р2 и степенью сухости х2 поступает в конденсатор, где осуществляется изобарно-изотермный процесс конденсации
2 – 3. Внутренняя поверхность трубок конденсатора охлаждается циркуляционной водой, а пар конденсируется в межтрубном пространстве. Образующийся конденсат откачивается питательным насосом, который повышает его давление и подает в котел. Процесс повышения давления воды в насосе в Т, s-диаграмме не изображен, так как в точке 3 изобары p1 и р2 практически сливаются. Кроме того, работа насоса весьма мала в сравнении с работой расширения пара в турбине, поэтому из рассмотрения ее можно исключить.
Эффективность полученного цикла оценивается термическим КПД, определяемым по общей формуле: 
.
Подведенное в цикле тепло q1 отражается на Т, s-диаграмме площадью
3 – 4 – 5 – 1 – 7 – 6. Поскольку процесс подвода тепла осуществляется изобарно, то количество тепла равно разности энтальпий начала и конца процесса:
q1 = h1 – h3.
Энтальпия точки 3 представляет собой энтальпию кипящей жидкости при давлении p2, поэтому можно записать: 
.
Отведенное от рабочего тела в конденсаторе тепло (площадка 3 – 2 – 7 – 6) запишется как 
.
Подставляя значения q1 и q2 в исходное уравнение, получаем формулу термического КПД идеального цикла Ренкина:
. (4.47)
Величину термического КПД цикла Ренкина удобно определять с помощью h, s-диаграммы (рис. 4.21). По заданным начальным параметрам р1 и t1 находят точку 1 и определяют энтальпию h1. Через точку 1 проводят вертикальную линию до пересечения с изобарой р2. Полученный отрезок 1 – 2 характеризует процесс адиабатного расширения пара в проточной части турбины. В точке 2 определяют энтальпию h2. Разность энтальпий h1 – h2 представляет собой располагаемый теплоперепад h0. Энтальпия конденсата h2' определяется по температуре насыщения t2, соответствующей давлению p2. При t2 < 100 °С с достаточной точностью можно принимать h2' = 4,19 t2 кДж/кг. Подставляя значения h1, h2 и h2' в (4.44), получают численное значение ηt.
Рассмотрим, как влияют параметры пара на термический КПД цикла Ренкина.
Поскольку для любого обратимого цикла
, (4.48)
где T1ср и T2ср– среднеинтегральная температура подвода и отвода тепла, то термический КПД повышается, если T1ср увеличивать, а T2ср уменьшать.
С увеличением давления от р1 до р1' при неизменных t1 и р2 (рис. 4.22) средняя температура подвода тепла T1ср увеличивается. В то же время возрастает влажность отработавшего пара, что ухудшает условия работы последних ступеней турбины.
