Студопедия — Основные определения
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Основные определения

  • высокая инерционность паровых установок (долгое время пуска и останова)
  • дороговизна паровых турбин
  • низкий объем производимого электричества, в соотношении с объемом тепловой энергии
  • дорогостоящий ремонт паровых турбин
  • снижение экологических показателей, в случае использования тяжелых мазутов и твердого топлива

 

Глава десятая

 

ПАРОВЫЕ И ГАЗОВЫЕ ТУРБИНЫ

Характеристики рабочего процесса турбин

Основные определения

Действительная скорость пара или газа на выходе из сопла

Сд = φСt,

где φ – коэффициент скорости сопла (φ = 0,92 ÷ 0,98).

Действительный расход пара или газа через сопло

mд = μmt,

где μ – коэффициент расхода (μ = 0,91 ÷ 0,97).

Полный располагаемый теплоперепад для ступени паровой газовой турбины, кДж / кг

h0 = i0 – i2 + C20 / 2000,

где С0 – скорость пара или газа перед соплами. м/с.

Для ступени паровой турбины полный располагаемый теплоперепад можно определять по формуле

h0 = k / (k – 1) * R * T0 [ 1 – (Р2 / Р1) (k – 1) / k ]

где Р0 и Т0 – начальные параметры газа перед ступенью турбины с учетом начальной скорости.

Теоретическая работа 1 кг рабочего тела, проходящего через лопатки турбины,

lu = u (C1cosα1 + C2cosα2) = u (w1cosβ1 + w2cosβ2),

где u – окружная скорость лопатки, м/с;

C1 и C2 – абсолютные скорости пара или газа на входе и выходе с лопатки, м/с;

α1 и α2 – углы векторов скоростей C1 и C2 с плоскостью лопаточного колеса турбины;

w1 и w2– относительные скорости пара или газа на лопатке со стороны входа или выхода, м/с;

β1 и β2 – углы векторов скоростей w1 и w2 с плоскостью колеса, являющиеся одновременно углами входной и выходной кромок лопатки. Величины углов α1, α2, β1, β2 определяются построением треугольников скоростей для ступени турбины.

Относительная скорость w1 при входе потока на лопатку равна:

w1 = √С12 + u2 - 2 u С1 cosα1,

где u = πdn/60, м/с, - окружная скорость лопатки, расположенной на среднем диаметре d, м, и вращающейся с частотой вращения вала n, об/мин;

α1 – угол наклона сопла к плоскости колеса или угол между вектором скорости С1 и плоскостью колеса.

Относительная скорость w2 на выходе с лопатки активной ступени

w 2 = ψ w1,

где ψ – коэффициент скорости на лопатке (ψ = 0,8 ÷ 0,9).

Если ступень реактивная, то в соплах срабатывается теплоперепад ht1 и на лопатках ht2:

ht = ht1 + ht2 = i0 - i2,

где i2 - энтальпия после адиабатного расширения в ступени до давления на выходе с лопаток реактивной ступени, кДж/кг.

Тогда степень реактивной ступени

ρ = ht2 / ht.

Следовательно, ht1 = ht(1 - ρ) и ht2 = htρ.

Скорость при входе на лопатки реактивной ступени

С1 = 44,8 φ√(i0 – i2) * (1 – ρ) + (C0 / 44.8)2.

Относительная скорость на выходе из лопаток

w 2 = 44,8 ψ √ρ(i0 – i2) + (w 2 / 44,8)2.

Задачи

10-1. Определить скорость, давление и температуру на выходе из сопла активной ступени паровой турбины, если параметры пара перед соплами 4,0 МПа и 370 0С. В ступени срабатывается адиабатный теплоперепад 209,5 кДж/кг. Коэффициент скорости для сопла φ = 0,95.

Решение. По заданному теплоперепаду и коэффициенту скорости определяем действительную скорость истечения

С = 44,8 φ √ i0 – i1 = 44,8 * 0,95 √209,5 = 615 м/с.

Параметры пара на выходе из сопла определяются по i-s диаграмме с учетом необходимости расширения пара в соплах (рис 10-1). Заданным начальным параметрам соответствует энтальпия пара i0 = 3140 кДж/кг. Так как теоретический теплоперепад ht = 209,5 кДж/кг, то энтальпия пара в конце обратимого адиабатного расширения будет равна h1 = i0 – ht = 3140 – 209,5 = 2930,5 кДж/кг. По i-s диаграмме это соответствует давлению 108 МПа.

Действительное состояние пара на выходе из сопла будет иметь такое же

 

Определяем относительную скорость на выходе с лопаток

w 2 = 44,8 ψ √ρ ht + (w 2 + /44,8)2 = 0,95 * 44,8 * √0,35 * 172,4 + (262 + /44,8)2 = 414 м / с.

Угол входной кромки лопатки cosβ1, т.е.угол входа на лопатки, может определяться построением треугольника скоростей для входа, но может определяться расчетом по соотношению, следующему из рис. 10-2:

tg β1 = C1z / (C1u – u),

где C1z = C1 * sin α1 = 455 * sin220 = 455 * 0,375 = 171 м/с, C1u = C1 * cos α 1= 455 * cos220 = 455 * 0,927 = 422 м/с.

Тогда

tg β1 = 171 / (422 – 223) = 0,86; β1 = 410.

По условию β2 = β1 – 100 = 310, тогда sin β2 = 0.515 и cos β2 = 0.857/

Определяем составляющие абсолютной выходной скорости:

C2z = w2sinβ2 = 414 * 0,515 = 213,5 м/с;

w2u = - w2cosβ2 = - 414 * 0,857 = - 355 м/с;

C2u = w2u + u = - 355 + 223 = - 132 м/с.

При этом абсолютная скорость выхода газа с лопаток:

C2 = √C22u + C22z = √-1322 + 213,52 = 250 м/с.

Работа 1 кг на лопатках

lu = (C21 – C22) / 2 + (W22 – W21) /2 = (4552 – 2502) / 2 + (4142 – 2622) / 2 = 124 кДж/кг.

Теплоиспользование в турбинах

 

Основные определения

 

Потеря энергии в соплах вследствие трения и вихревых движений пара или газа, кДж/кг,

hc = ((1 /φ2) – 1) * C2t1 / 2.

Потеря энергии на лопатках турбины:

а) активной ступени

hлa = ((1 /ψ2) – 1) * w21 / 2.

б) реактивной ступени

hлp = ((1 /ψ2) – 1) * w22 / 2.

Потери с выходной скоростью

hb = C22 / 2.

Коэффициент полезного действия на лопатках без учета начальной скорости

ηл = lл / ht = 1 – ((hc + hл + hb) / ht).

Для активной ступени ht = i0 – i1 и для реактивной ступени

ht = ht1 + ht2 = (i0 – i1) + (i1 - i2).

Коэффициент полезного действия на лопатках с учетом начальной скорости

ηл = lл / (ht + C02 / 2) = 1 – ((hc + hл + hb) / (ht + C02 / 2)).

Потери на трение и вентиляцию при вращении колеса турбины в паре, кВт

Nт.в. = λ[ 1.07 * d2 + 0.61 z (1 – b) * d * l1.5] * ρ * (u2) / 106,

где λ = 1,1÷1,2 для перегретого пара и 1,3 для насыщенного, для газа λ = 1;

ρ – плотность пара или газа, кг/м3;

d – диаметр колеса, измеренный по средней высоте лопаток, м;

z – число ступеней скорости у колеса;

b – степень парциальности ступени;

l – высота лопаток, см;

u – окружная скорость, м/с.

Потери от утечек через зазоры в уплотнениях и в обод сопл и лопаток

hут = Gут * (i0 – i2) / G,

где G и Gут - соответственно полный расход газа или пара в ступени и утечки, кг/с.

Внутренний относительный КПД ступени турбины

ηоi = (hc + hл + hb + hут + hт.в.) / (ht + C02 / 2) = hi / h0.

Для многоступенчатой турбины

ηоi = Σ hi / H0.

где H0 - располагаемый теоретический (адиабатный) теплоперепад для всей турбины.

Механические потери на трение в подшипниках и привод вспомогательных механизмов (масляные насосы, регулирование и т.п.) характеризуются механическим КПД:

ηм = Ne / Ni; ηм = 0,85 ÷ 0,99.

Относительный эффективный КПД турбины

ηое = ηоi * ηм.

КПД с учетом потерь в электрическом генераторе

ηоэ = ηоi * ηг.

где ηг – КПД электрического генератора (ηг = 0,93 ÷ 0,97).

Удельный эффективный расход рабочего газа, кг / (Вт * ч)

de = 3600 / ηоэ * H0,

где H0 = i0 – i2 + C20 / 2 – общий перепад в турбине, кДж/кг.

Часовой расход пара или газа

D = de Ne = 3600 * Ne / H0 ηое,

где Nэл / ηм= Ni ηм – эффективная мощность, кВт.

Задачи

10-11. Для условий предыдущей задачи определить КПД на рабочих лопатках.

Ответ: 0,72.

10-12. Параметры газа перед одноступенчатой активной турбиной с учетом начальной скорости 0,2 МПа 6500С. Давление за турбиной 0,1 МПа. Коэффициенты скорости для сопел и лопаток соответственно 0,97 и 0,96. Принять угол наклона сопла 200 и лопаток β2 = β1 – 100. Определить КПД турбины на лопатках, приняв отношение скоростей для ступени u / C1 = 0.48. Принять для газа k = 1,35 и R = 288 Дж. (кг * К).

Ответ: ηл = 0,875.

10-13. Определить потери на трение и вентиляцию одновенечного диска активной ступени в паре, если известно, что диаметр колеса 1000 мм, высота рабочих лопаток 28 мм, частота вращения вала 3000 об / мин, степень парциальности 0,85.

Ответ: Nт.в. = 31 кВт.

10-14. Параметры пара перед турбиной 305 МПа и 4350С. Давление в конденсаторе 4 кПа. Внутренний относительный и механический КПД турбины соответственно 0,85 и 0,99. Определить расход пара турбиной, если ее эффективная мощность 25000 кВт.

Ответ: 90 т/ч.

10-15. Определить расход пара паровой турбины с эффективной мощностью 50000 кВт, если параметры пара перед турбиной 10МПа и 5000С, а давление в конденсаторе 3,5 кПа. Относительный эффективный КПД турбины 0,85.

Ответ:151 т/ч.

 

10-3. конденсаторы паровых турбин

 

Основные определения

 

Тепловой баланс конденсатора

Dn (i2 – in) = W (t``в – t`в) * Cв,

где Dn – количество конденсируемого пара, кг/с;

W – расход охлаждающей воды, кг/с;

i2 – энтальпия отработавшего пара перед входом в конденсатор, кДж/кг;

in – энтальпия конденсата, кДж/кг;

t``в и t`в – температура охлаждающей воды при входе в конденсатор и на выходе из него, 0С;

Cв – теплоемкость воды, кДж/(кг * К).

Кратность охлаждения

m = W / Dk= (i2 – in) / (t``в – t`в) * Cв.

Уравнение теплопередачи конденсатора

Q = Dk* (i2 – in) = k∆tср.F,

где k – коэффициент теплопередачи для трубок конденсатора, кВт / (м2 * К);

i2 и in– энтальпии отработавшего пара и конденсата, кДж/кг;

F – поверхность охлаждения конденсатора, м2;

∆tср.- средний температурный напор в конденсаторе,

∆tср.= tп.+(t``в + t`в) / 2,

tп.- температура пара в конденсаторе.

 

Задачи

 

10-16. Для паровой турбины мощностью 1000 кВт с удельным расходом пара 5,5 кг/(Вт * ч) определить поверхность охлаждения конденсатора и расход охлаждающей воды, если известно, что кратность охлаждения 55 кг/кг и температура охлаждающей воды на входе 180С и на выходе из конденсатора 280С. Температура пара конденсатора 32,50С. Коэффициент теплоотдачи 3700 Вт/ (м2 * К).ю

Решение. Расход пара турбиной

D = de * Ne = 5,5 * 1000 = 5,5 т/ч.

 

 




<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Конденсационные паровые турбины | Общие данные

Дата добавления: 2015-08-31; просмотров: 1851. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Композиция из абстрактных геометрических фигур Данная композиция состоит из линий, штриховки, абстрактных геометрических форм...

Важнейшие способы обработки и анализа рядов динамики Не во всех случаях эмпирические данные рядов динамики позволяют определить тенденцию изменения явления во времени...

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА Статика является частью теоретической механики, изучающей условия, при ко­торых тело находится под действием заданной системы сил...

Теория усилителей. Схема Основная масса современных аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств выполняется на специализированных микросхемах...

Решение Постоянные издержки (FC) не зависят от изменения объёма производства, существуют постоянно...

ТРАНСПОРТНАЯ ИММОБИЛИЗАЦИЯ   Под транспортной иммобилизацией понимают мероприятия, направленные на обеспечение покоя в поврежденном участке тела и близлежащих к нему суставах на период перевозки пострадавшего в лечебное учреждение...

Кишечный шов (Ламбера, Альберта, Шмидена, Матешука) Кишечный шов– это способ соединения кишечной стенки. В основе кишечного шва лежит принцип футлярного строения кишечной стенки...

Патристика и схоластика как этап в средневековой философии Основной задачей теологии является толкование Священного писания, доказательство существования Бога и формулировка догматов Церкви...

Основные симптомы при заболеваниях органов кровообращения При болезнях органов кровообращения больные могут предъявлять различные жалобы: боли в области сердца и за грудиной, одышка, сердцебиение, перебои в сердце, удушье, отеки, цианоз головная боль, увеличение печени, слабость...

Вопрос 1. Коллективные средства защиты: вентиляция, освещение, защита от шума и вибрации Коллективные средства защиты: вентиляция, освещение, защита от шума и вибрации К коллективным средствам защиты относятся: вентиляция, отопление, освещение, защита от шума и вибрации...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.013 сек.) русская версия | украинская версия