Установим зависимость кпд цикла ренкина от начальных параметров пара. Рассмотрим сначала цикл сухого насыщенного пара, применяемый в настоящее время на аэс. Конденсата на выходе из турбоустановки (равная в данном случае энтальпии питательной воды ап.в паровых котлов), зависящая от давления в конденсаторе турбины рк из h, s-диаграммы рабочего процесса пара в турбине видно, что по мере повышения начального давления пара теплоперепад. На сперва возрастает, достигает максимального значения, затем уменьшается.
Расход теплоты Qo также достигает максимума в точке, для которой начальное давление р0^3,0 мпа, a h0=h^2804 кдж/кг. Точка пограничной кривой, отвечающая максимуму теплоперепада На, в h,s-диаграмме находится левее точки максимума энтальпии сухого насыщенного пара а0==л, соответствуя более высокому начальному давлению пара и меньшему значению энтропии s.
С дальнейшим повышением давления теплоперепад Яа уменьшается сравнительно медленно, а расход теплоты Q0, прошедший максимум при более низком давлении, уменьшается относительно быстрее. Снижение КПД цикла сухого насыщенного пара при повышении температуры от 350 °С до критической около 374 °С (и повышении давления от 17,0 МПа до критического — около 22,1 МПа) обусловливает сложную зависимость КПД цикла от параметров пара в околокритической области.
Зависимость КПД цикла сухого насыщенного пара от начальной температуры характеризуется кривой, дающей одновременно зависимость КПД от начального давления.
Зависимость КПД цикла перегретого пара от начальной температуры характеризуется семейством кривых, каждая из которых отвечает определенному начальному давлению пара. Общим для этих кривых является рост КПД с повышением начальной температуры при любом начальном давлении.
Переход от цикла сухого насыщенного пара к циклу перегретого пара можно рассматривать как добавление к исходному циклу сухого насыщенного пара цикла, обусловленного перегревом. Таким образом, изменение КПД цикла благодаря перегреву пара зависит от отношения КПД основного Р, и дополнительного Р циклов.
Нетрудно установить, что при усложнении цикла перегревом всегда и, следовательно, КПД цикла возрастает. Используем понятие эквивалентного цикла Карно, имеющего тот же КПД, что и рассматриваемый цикл, а именно г0к=г0 или гдк=пд, и одинаковую с рассматриваемым циклом конечную температуру ТКК—ТК=ТКА, где индекс К означает «Карно», а индекс к — «конденсация» или «конечная». Начальные температуры соответствующих составляющих цикла равны при этом очевидно, что большему КПД соответствует большая начальная температура эквивалентного цикла Карно Тк и большей температуре Гк — больший КПД.
Начальную температуру эквивалентного цикла Карно удобно определить графически, заменяя в Т, S-диаграмме площадь цикла прямоугольником с тем же основанием, равным изменению энтропии, для основного цикла AS=So—SK. Начальная температура эквивалентного цикла Карно означает среднюю температуру подвода теплоты в цикле. При докритических давлениях пара начальная точка кривых КПД циклов перегретого пара располагается на кривой А КПД цикла сухого насыщенного пара; соответствующая этому давлению температура насыщения на оси абсцисс определяет положение начальной точки изобары.
Сложный характер рассматриваемой зависимости в околокритической области обусловлен спадом кривой КПД сухого насыщенного пара в интервале давлений 17,0—22,1 МПа. В связи с этим спадом изобары КПД докритического давления, например 17,0 МПа, проходят сначала выше изобары критического давления 22,1 МПа. Из-за быстрого подъема КПД изобара 22,1 МПа пересекается с изобарой 17,0 МПа и при высоких начальных температурах идет выше. Такая закономерная зависимость КПД от начальной температуры и начального давления наблюдается в сверхкритической области, исключая упомянутую околокритическую область с температурами несколько ниже и несколько выше критической. Итак, при всех докритических и сверхкритических температурах, исключая околокритическую область, более высоким начальным значениям температуры и давления отвечают и более высокие КПД.
Для начальной, исходной точки сверхкритических изобар КПД используем понятие о точке условного фазового перехода воды в сверхкритической области, вытекающее из природы воды и водяного пара. Действительно, фазовый переход воды в докритической области характеризуется бесконечно большим значением удельной теплоемкости.
