Построение предполагаемого процесса паровой турбины в h, s-диаграмме
Для определения расхода пара на турбину (мощности цилиндра) и определения числа ступеней необходимо построить предполагаемый тепловой процесс турбины (цилиндра).
2.1. По заданным величинам , по таблицам свойств водяного пара определяют и . Располагаемый (изоэнтропийный) теплоперепад турбины при расширении до давления определяется по формуле
. (2.1)
2.2. Вследствие потерь в стопорном и в регулирующих клапанах, а также потерь в выхлопном патрубке, располагаемый теплоперепад проточной части будет меньше располагаемого теплоперепада турбины. Приняв потери давления в клапанах 5%, давление пара перед соплами регулирующей ступени определится по уравнению
. (2.2)
Потери давления в выхлопном патрубке приводят к тому, что давление за последней ступенью будет выше заданного давления за турбиной. Давление пара на выходе из последней ступени рекомендуется определять по уравнению
(2.3) где - коэффициент потерь в патрубке, который зависит от конструкции выхлопного патрубка; для цилиндров высокого давления и для противодавленческих турбин =0,1; - скорость пара в выхлопном патрубке (принимается 50 – 80 м/с).
|
|
С учетом указанных потерь, располагаемый теплоперепад ступеней:
. (2.4)
2.3. При изоэнтропийном процессе расширения в турбине энтальпия пара при давлении, равном давлению на выходе из турбины (в точке Kt) и энтальпия пара при давлении, равном давлению за последней ступенью (в точке K¢t), определятся соответственно:
, (2.5)
. (2.6)
2.4. Использованный теплоперепад паровой турбины и расход пара через нее в первом приближении можно определить по уравнениям:
, (2.7)
, (2.8)
где - относительный внутренний КПД турбины, при ориентировочных расчетах может быть принят 0,78 – 0,84; - механический КПД, учитывающий механические потери в турбине, прежде всего потери на трение в подшипниках, = 0,98 – 0,99; - КПД электрического генератора, может быть принят 0,97 – 0,985.
|
|
Эффективная мощность цилиндра (мощность на муфте) определится из уравнения
. (2.9)
2.5. При сопловом парораспределении, преимущественно используемом в конденсационных турбинах ТЭС и практически всегда в теплофикационных турбинах и турбинах с противодавлением, первая ступень, работающая с переменной степенью парциальности, носит название регулирующей. Для построения предполагаемого процесса необходимо определить или выбрать теплоперепад регулирующей ступени.
С целью снижения стоимости турбины, а также по условиям экономичной работы турбины с сопловым парораспределением при переменных режимах, в регулирующей ступени целесообразно срабатывать повышенный тепловой перепад. Повышенный тепловой перепад регулирующей ступени обеспечивает уменьшение количества нерегулируемых ступеней, температуры и давления пара в камере регулирующей ступени и, следовательно, снижает стоимость турбины за счет уменьшения габаритов, металлоемкости, использования относительно дешевых низколегированных сталей для ротора и корпуса. Кроме того, с уменьшением давления в камере регулирующей ступени снижаются утечки пара через передние концевые уплотнения.
|
|
Регулирующие ступени выполняются как одновенечными, так и двухвенечными. Одновенечные ступени применяют для срабатывания тепловых теплоперепадов 80 – 120 кДж/кг, двухвенечные – для срабатывания теплоперепадов 100 – 250 кДж/кг. В современных мощных турбинах в качестве регулирующей ступени применяют одновенечную ступень, так как преимущество повышенного теплоперепада технико-экономическими расчетами не оправдывается, а экономичность одновенечной ступени выше экономичности двухвенечной.
Оптимальный располагаемый теплоперепад турбинной ступени, при котором обеспечивается наивысшая экономичность, достигается при оптимальном значении , где - окружная скорость в расчетном сечении, м/с; - фиктивная (условная) скорость, м/с, определяемая из соотношения
, (2.10) где - располагаемый теплоперепад на ступень (кДж/кг), подсчитанный от параметров торможения. Тогда
. (2.11)
Оптимальное значение зависит от типа ступени, степени реактивности, потерь в лопатках и так далее. В первом приближении можно принять для активной (степень реактивности 0,1) одновенечной ступени = 0,45 – 0,48, для активной двухвенечной = 0,24 – 0,26.
|
|
Окружная скорость зависит от диаметра ступени и частоты вращения
, (2.12)
где - диаметр ступени (м); - частота вращения в секунду.
Диаметр ступени определяется корневым диаметром диска и высотой лопатки. В части высокого давления высота лопаток обычно не превышает 100 мм, и диаметр ступени определяется технологическими возможностями изготовления цельнокованого ротора и напряжениями в диске. Предельные диаметры поковки ротора не превышают 1,2 м. Поэтому, с учетом припусков на обработку ротора, средний диаметр регулирующей ступени не может превышать 1,1 – 1,2 м. С целью унификации роторов обычно принимается средний диаметр регулирующей одновенечной ступени = 1,1 м, двухвенечной - =0,95 м.
Подставив в формулы (2.10), (2.11) и (2.12) принятые значения , , , можно определить оптимальный располагаемый теплоперепад регулирующей ступени выбранного типа. Срабатываемый располагаемый теплоперепад может быть принят равным или несколько превышающим :
£ £ 1,3 . (2.13)
Следует также иметь в виду, что скоростью входа в сопловой аппарат можно пренебречь и тогда = .
2.6. Использованный теплоперепад регулирующей ступени в первом приближении можно определить, задавшись КПД ступени. Для одновенечной ступени можно принять = 0,78 – 0,82, для двухвенечной - = 0,72 – 0,76:
. (2.14)
2.7. Давление пара в конце процесса расширения в регулирующей ступени определится как
. (2.15)
2.8. Энтальпия пара за регулирующей ступенью определяется по уравнению
, (2.16) а удельный объем:
. (2.17)
2.9. Располагаемый теплоперепад на нерегулируемых ступенях определяется уравнением
. (2.18)
2.10. Использованный теплоперепад нерегулируемых ступеней можно определить, задавшись КПД отсека этих ступеней. Для расчетов в первом приближении допустимо принять = 0,86 – 0,90:
. (2.19)
2.11. Энтальпия пара за турбиной определяется по уравнению
, (2.20) а удельный объем за рабочими лопатками последней ступени:
. (2.21)
2.12. Определив все значения теплоперепадов, энтальпий, давлений и удельных объемов, можно построить предполагаемый тепловой процесс турбины в тепловой диаграмме (рис. 2.1).
Дата добавления: 2018-05-13; просмотров: 494; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!