Недоліки паросилова установки, в якій здійснюється цикл Карно на вологій парі, можна частково усунути. Для цього пар після турбіни необхідно повністю конденсувати. І в цьому випадку від тиску р 2 до тиску р 1 доведеться стискати НЕ волога пара (для чого необхідний громіздкий і енергоємний компресор), а воду, питома обсяг якої значно менше. Для подачі води з конденсатора в котел з одночасним підвищенням тиску застосовуються насоси - прості, компактні пристрої, які споживають невелику кількість енергії.

Крім того, в запропонованому Ренкіна циклі (рис 9.3) застосовують перегрів пара в спеціальному пароперегрівача, де пара нагрівається до температури, значно перевищує температуру насиченої пари при даному тиску.

На рис. 9.3 представлений цикл Ренкіна з перегрівом паром в TS діаграмі. У цьому випадку середня температура підведення тепла збільшується в порівнянні з температурою підведення тепла в циклі без перегріву. Крім того, процес розширення пари в турбіні закінчується в області більш високого ступеня сухості, тому умови роботи проточної частини турбіни виявляються більш легкими.

Мал. 9.3. Цикл Ренкіна в Ts-діаграмі

Пар після турбіни надходить в конденсатор і повністю в ньому конденсується (процес 2-3) при тиску р 2. Потім вода стискається насосом по адіабати 3-5 до тиску р 1. Мала довжина відрізка 3-5 свідчить про малу роботі стиснення. Під тиском р 1 вода подається в котел, де до неї в изобарном процесі р 1 = const підводиться тепло. Спочатку вода в казані нагрівається до кипіння (ділянка 5-4 ізобари р 1 = const), потім після досягнення температури насичення відбувається ізотермічний і ізобарний процес кипіння (процес 4-6). Далі в пароперегрівачі пар перегрівається (процес 6-1) і в точці 1 надходить на лопатки турбіни. Адіабатне розширення пари в турбіні (процес 1-2) - процес отримання роботи в циклі.

Кількість тепла, що підводиться до робочого тіла в циклі q1 зображується в TS діаграмі площею a-3-5-4-6-1-ba. Тіло, що відводиться в циклі q2, еквівалентно площі a-3-2-ba. Робота, отримана в циклі еквівалентна площі 3-5-4-6-1-2-3.

У циклі Ренкіна процеси підведення і відведення тепла здійснюються по ізобарах, і тому кількість підведеної / відведеного тепла дорівнює різниці ентальпії робочого тіла на початку і в кінці процесу. тоді:

q1 = h1 - h5 (9.1)

q2 = h2 - h3 (9.2)

Тут h1 - ентальпія перегрітої пари на виході з пароперегрівача при тиску p1 і температурі T1.

h5 - ентальпія подається насосом води на вході в котел при тиску p 1 і температурі T5.

h2 - ентальпія пара на виході з турбіни на вході в конденсатор при тиску p 2 і температурі T2.

h3 - ентальпія сконденсованої води на вході в насос при тиску p 2 і температурі T2, що є температурою насичення визначається тиском p2.

Термічний ККД циклу Ренкіна:

Цей вислів можна представити у вигляді:

Де різниця ентальпій (h1 - h2) являє собою роботу отриману в турбіні, а різниця (h5 - h3) - це технічна робота насоса. Якщо знехтувати величиною роботи насоса, то рівняння (9.4) можна записати у вигляді:

Рівняння (9.5) дозволяє за допомогою hS діаграми або таблиць термодинамічних властивостей і водяної пари визначати ККД оборотного циклу Ренкіна з відомим початковим параметрам p 1 і T1 пара на вході в турбіну і тиску пари в конденсаторі p 2.

При одному і тому ж значенні початкових параметрів (p1 і T1) пара, при зниженні температури (і відповідно тиску) конденсації розширюється температурний діапазон циклу і збільшує термодинамічний ККД циклу. Термодинамічний ККД циклу Ренкіна залежить також і від початкових параметрів пари (p1 і T1). Зростання температури перегріву пари T1 (при тиску p1) як і підвищення тиску p1 призводить до зростання термічного ККД.

Існують теплосилові установки з параметрами p1 = 300 · 105 Па і T1 = 600 ... 650 К. Подальше підвищення початкових параметрів пари обмежується властивостями конструкційних матеріалів.