ВИВЧЕННЯ ПРИНЦИПУ РОБОТИ I КОНСТРУКТИВНИХ ОСОБЛИВОСТЕЙ ПАРОВИХ ТУРБІН
| Мета роботи: | Ознайомитися iз будовою i принципом роботи парової турбіни, дослідити залежність частоти обертання вала турбіни відтиску пари, що подається на лопаті, та визначити коефіцієнт корисної дії паротурбінної установки. |
| Прилади та обладнання: | Парогенератор, діюча модель парової турбіни, тахометр, амперметр, вольтметр, електрогенератор постійного струму, лампочка розжарювання 3,5 В. |
Теоретичні відомості
Основним двигуном на теплових станціях є парова турбіна (рис.10.1), де процес перетворення теплової енергії у механічну роботу здійснюється безперервно. Робота парової турбіни ґрунтується на витіканні водяної пари і використанні її кінетичної енергії для одержання механічної роботи.
Для цього з котельного агрегату перегріта пара високого тиску та високої температури подається до соплового апарата 1 турбіни. У соплах пара розширюється, при цьому кінетична енергія її різко збільшується. Виходячи з великою швидкістю з соплового апарата, пара попадає на лопатки 2, які знаходяться на ободі диска 3, що жорстко закріплений на валу 4.
Пара, яка проходить по криволінійному каналу між лопатками змінює напрямок руху і втрачає швидкість. При цьому пара віддає більшу частину своєї кінетичної енергії лопаткам, перетворюючи її в механічну енергію обертання вала турбіни. Вал і диск з лопатками утворюють ротор турбіни, встановлений у корпусі.
|
|
|
Перетворення кінетичної енергії пари в механічну роботу обертання вала може проходити по активному та реактивному принципах.
Турбіни, в яких розширення пари проходить тільки у соплах, а на робочих лопатках використовується лише кінетична енергія пари при сталому тиску, називають активними. Принцип роботи активної турбіни характеризується такими показниками:
– абсолютна швидкість пари при виході на лопатки відповідає швидкості витікання пари із сопла;
– перетворення енергії тиску пари в кінетичну енергію здійснюється тільки у соплах;
– на робочих лопатках не проходить розширення пари і тому відносна швидкість майже не змінюється;
– корисна робота отримується за рахунок зменшення абсолютної швидкості пари.
Активні парові турбіни використовують для привода невеликих допоміжних механізмів.
Реактивними турбінами називаються такі, в яких розширення пари відбувається не тільки в соплах, а і на лопатках робочого колеса. Це досягається тим, що канал, утворений робочими лопатками, робиться звуженим. Розширення пари в каналах супроводжується її прискоренням по відношенню до робочих лопаток, внаслідок чого пара створює на лопатках турбіни, крім активного тиску, ще й реактивний тиск. Реактивний тиск напрямлений у протилежний бік швидкості витікаючого струменя.
|
|
|
Реактивні турбіни характеризуються такими показниками:
– перетворення потенціальної енергії пари у кінетичну проходить не тільки в соплах, а й на робочих лопатках;
– внаслідок розширення пари у робочих лопатках з різних боків робочого колеса будуть різні значення тисків, тому в турбінах виникають осьові тиски, спрямовані вздовж вала;
– абсолютна швидкість пари на вході завжди більша абсолютної швидкості виходу пари з робочих лопаток.
Порівнюючи активну і реактивну турбіни, можна стверджувати, що основним недоліком реактивної турбіни є виникнення великих осьових зусиль на валу турбіни в порівнянні з активною турбіною.
Реактивні турбіни не одержали самостійного застосування. На практиці застосовують комбіновані турбіни, в яких спочатку пара високого тиску проходить через активну ступінь турбіни, а потім зі зниженим тиском проходить ступені реактивної турбіни.
Потужність і ККД парової турбіни. У паровій турбіні, крім втрат, пов'язаних з вихідною швидкістю відпрацьованої пари, є втрати, які зменшують корисну роботу. Ці втрати поділяють на зовнішні й внутрішні. Внутрішні – це втрати в самій турбіні. Зовнішні – це втрати пари через кінцеві зазори між корпусом турбіни і вихідними кінцями робочого вала, а також механічні втрати (на подолання тертя в підшипниках турбіни).
|
|
|
У парових турбінах розрізняють внутрішню або індикаторну потужність Ni та ефективну потужність Nе, яка знімається з вала турбіни:
Ne = Nі – Nм,
де Nм – потужність механічних втрат.
Якщо взяти потужність ідеальної парової турбіни N0, тобто такої, яка працює без втрат, то відносний індикаторний ККД (ηві) визначають:
,
а відносний ефективний ККД (hве):
.
Оскільки термічний ККД ( 
) будь-якої парової турбіни менший одиниці, то для реальної турбіни абсолютний ККД буде меншим за відносний:
,
.
Для парових турбін 
=0,7÷0,8; 
=0,6÷0,65.
Характеристикою економічності турбіни також є питомі витрати пари 
за одиницю часу на одиницю здійсненої ефективної роботи:
,
де D – витрати пари; 
– потужність генератора.
Якщо турбіна зв’язана з електрогенератором, то:
,
де – потужність генератора; 
– ККД генератора.
Рис. 10.2. Схема установки: 1-парогенератор; 2-манометр; 3-парова тypбiнa;
4- електрогенератор; 5-тахометр; 6-конденсатор; 7-вольтметр, 8-амперметр,
|
|
|
9-лампочка розжарювання 3,5В.
Опис лабораторної установки
Лабораторна установка складається з діючої моделі активної парової турбіни 3, на яку подається під певним тиском пара з парогенератора 1. Тиск пари фіксується манометром 2. Виконавши роботу, відпрацьована пара відводиться в конденсатор 6. Частоту обертання вала турбіни вимірюють тахометром 5, електричний струм виробляється електрогенератором 4, який фіксується вольметром 7 і амперметром 8 в колі споживача.
У парогенератор заливають воду через заливний отвір до максимального рівня, який показано на водомірному склі, після заливу води надійно загвинчують металеву пробку, перевіряють герметичність з’єднувального шлангу парогенератора із паровою турбіною. Приперекритому виході із парогенератора здійснюють його нагрів, слідкуючи при цьому за тиском i piвнєм води в об’ємі парогенератора.
Після закінчення роботи з парогенератором відгвинчують пробку отвору для зливу води, після чого виливають воду, що залишилася. Коли вода буде злита, рекомендується просушити парогенератор i турбіну.
Дата добавления: 2018-05-02; просмотров: 399; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!