Большая Советская Энциклопедия (ТЕ)

В простейшем случае цикл может быть осуществлен при одном источнике теплоты с температурой T ₁ , отдающем теплоту рабочему телу, и одном источнике теплоты с температурой T _2, воспринимающем теплоту от рабочего тела. При этом в температурном интервале T ₁ — T ₂ наивысший кпд h_к = 1 — T ₂ /T ₁ среди всех возможных циклов имеет Карно цикл , то есть h_к h_t . Кпд, равный 1, то есть полное превращение теплоты Q ₁ в работу, возможен либо при T ₁ = ¥, либо при T ₂ = 0. Разумеется, оба эти условия нереализуемы. Важно ещё подчеркнуть, что для земных условий температура Т ₂ для теплоэнергетических установок должна в лучшем случае приниматься равной температуре Т ₀ окружающей среды (воздуха или водоёмов). Получить источник теплоты с температурой Т ₂ < Т ₀ можно лишь с помощью холодильной машины , которая для своего действия в общем случае требует затраты работы. Невозможность полного превращения теплоты в работу при условии, что все тела, участвующие в этих превращениях, будут возвращены в исходные состояния, устанавливается вторым началом термодинамики .

  Процессы, протекающие в реальных установках, преобразующих теплоту в др. виды энергии, сопровождаются различными потерями, в результате чего получаемая действительная работа А _{действ.} оказывается меньше теоретически возможной работы А _теор . Отношение этих работ называется относительным эффективным кпд установки h_oe , то есть,

.   (2)

  Из формул (1) и (2) получаем А _действ = Q₁ × h_t h_oe = Q₁ h_e ,

где h_е = h_е ×h_oe — эффективный кпд установки. При прочих равных условиях эффективность преобразования теплоты в работу зависит от температуры, при которой эта теплота передаётся рабочему телу. Максимальная работа, которая может быть получена за счёт некоторого количества теплоты Q , отбираемого при температуре T ₁ при заданной температуре среды Т ₀ , называется работоспособностью, или эксергией l _a этой теплоты, то есть

.   (3)

  Из формулы (3), в частности, видим, что при T ₁ = T ₀ эксергия теплоты равна нулю.

  В наиболее полном варианте установки, преобразующие теплоту в механическую работу (теплосиловые установки), включают: рабочее тело, осуществляющее замкнутую последовательность термодинамических процессов (цикл); системы подвода теплоты к рабочему телу от какого-либо источника тепловой энергии; одну или несколько машин, воспринимающих работу рабочего тела или отдающих ему работу; систему отвода теплоты от рабочего тела в окружающую среду. По способу передачи теплоты к рабочему телу различают установки с внешним подводом (теплота подводится к рабочему телу от внешнего источника в теплообменнике) и установки с внутренним подводом (рабочее тело — продукты сгорания топлива).

  Тепловые электростанции. Основу современной Т. (1975) составляют теплосиловые установки паротурбинных электростанций, которые состоят из котлоагрегата и паровой турбины (так называемые паросиловые установки ). В СССР на таких электростанциях в 1975 было выработано более 80% всей электроэнергии. В крупных городах чаще всего строятся теплофикационные электростанции (ТЭЦ), а в районах с дешёвым топливом — конденсационные электростанции (КЭС).

  Отличие ТЭЦ от КЭС состоит в том, что ТЭЦ отдаёт потребителю не только электроэнергию, но и теплоту с сетевой водой, нагретой в бойлерах до 150—170 °С. Сетевая вода по магистральным теплопроводам подаётся в жилые массивы и далее либо непосредственно, либо через промежуточные теплообменники направляется на отопление и горячее водоснабжение. Турбины ТЭЦ помимо регенеративных отборов пара имеют один или несколько регулируемых теплофикационных отборов. Такая турбина работает по графику теплового потребления, и в наиболее холодное время года пропуск пара в конденсатор практически равен нулю. Отопление от ТЭЦ экономичнее, чем от индивидуальных и даже центральных котельных, так как на ТЭЦ сетевая вода подогревается отработавшим паром, температура (а значит, и эксергия) которого лишь немногим выше температуры сетевой воды. В котельных для повышения экономичности используется теплота при максимальной температуре горения топлива.