Рис. 4.27 Рис. 4.28
Изобразить регенеративный цикл в Т, s-диаграмме можно лишь условно (рис. 4.28), так как диаграмма состояния строится для постоянного количества рабочего тела (1 кг), тогда как здесь по длине проточной части турбины поток рабочего тела изменяется.
Основная часть пара, следующего после турбины в конденсатор, совершает цикл 1 – 2 – 3 – 4. Пар, взятый из отбора (обозначим его долю через α) работает по циклу 1 – 5 – 6 – 4. Очевидно, что работа этого цикла меньше, чем основного. Однако отведенное в нем тепло (площадка 5 – 6 – 7 – 8) не отдается в окружающую среду, а идет на подогрев питательной воды (площадка 3 – 6 – 7 – 9). Из условия равенства тепла, отданного в подогревателе отборным паром, и тепла, воспринятого конденсатом, запишем уравнение теплового баланса регенеративного подогревателя:
. (4.50)
Отсюда доля отбираемого пара, необходимого для подогрева питательной воды до состояния точки 6,
. (4.51)
Обозначив энтальпию отбираемого пара hот, а после его конденсации hот', имеем:
. (4.52)
Подведенное в цикле тепло (по линии 6 – 4 – 1 в Т, s- диаграмме) 
.
Работа 1 кг пара складывается из работы отдельных потоков (в нашем примере двух): 
.
Термический КПД регенеративного цикла с одним отбором пара на подогрев питательной воды определяется выражением:
. (4.53)
Независимо от давления пара в регенеративном отборе некоторая часть работы турбины совершается без потерь теплоты парообразования в конденсаторе, а с использованием ее в регенеративном подогревателе. Теоретически тепло той доли пара, которая идет в регенеративный отбор, используется в цикле на 100 %. Поэтому термический КПД регенеративного цикла выше, чем цикла Ренкина без регенерации.
С увеличением числа отборов термический КПД возрастает. Учитывая, однако, сложность и удорожание установки, число регенеративных отборов выбирают в пределах 5 – 10.
Значение регенеративного цикла становится наиболее существенным при высоком начальном давлении пара, когда затраты тепла на нагревание воды растут, а на парообразование – уменьшаются. В этом случае применение регенеративного подогрева питательной воды приводит к увеличению термического КПД до 10 – 12 %.
Разберем еще один способ повышения эффективности использования
тепла, применяемый в теплофикационных циклах.
В установках, работающих по циклу Ренкина, значительная часть тепла q2 отводится холодному источнику. Снижением конечного давления р2 добиваются некоторого уменьшения тепла q2, отводимого в конденсаторе, что приводит к увеличению термического КПД цикла. Однако при малых давлениях р2, поддерживаемых в современных установках на уровне 0,03 – 0,05 бар, температура конденсации пара имеет значения 24 – 32 °С. Использование теплоты конденсации с таким низким температурным потенциалом становится экономически нецелесообразным.
Стремление использовать тепло q2, отдаваемое конденсирующимся паром, приводит к необходимости повышения давления, а следовательно, и температуры конденсации. При этом неизбежно снижается термический КПД цикла, уменьшается работа цикла l, идущая на выработку электроэнергии (рис. 4.29). Вместе с тем представляется возможность получения больших количеств тепла для технологических и бытовых нужд. В установке, таким образом, осуществляется комбинированная выработка электроэнергии и тепла.
Цикл такой установки называется теплофикационным, а электростанции, вырабатывающие электроэнергию и тепло, называются теплоэлектроцент-ралями.
Эффективность теплофикационного цикла можно оценивать коэффициентом использования тепла
. (4.54)
Поскольку в любом обратимом цикле l + q2 = q1, то теоретически K = 1. На практике величина К всегда меньше единицы из-за наличия потерь тепла в котлоагрегате и паропроводе, механических и электрических потерь в турбине и генераторе.
