 |
Мощность и КПД турбины. Классификация паровых турбин. 4. Турбины с ухудшенным вакуумом с выпуском пара в конденсатор с не-глубоким вакуумом и с использованием охлаждающей воды для отопления.
|
|
|
|
Мощность и КПД турбины
Работа турбины, как теплового двигателя, характеризуется внутренней мощностью, развиваемой лопатками, и эффективной (на валу) мощностью. Эф-фективная мощность Nе меньше внутренней Ni на значение механических по-терь (в подшипниках, на привод вспомогательных механизмов и т. д). Внутрен-няя мощность Ni меньше мощности N0, которую развивала бы идеальная тур-бина, на значение внутренних потерь (от трения и завихрения каналов, от пере-течек пара в зазорах помимо сопл и т. д. ).
Внутренний относительный КПД учитывает внутренние потери турбиныи определяется соотношением
| N i | . | ||
| оi | |||
| N o | |||
Механические потери оцениваются механическим КПД
| N е | . | ||
| мех | |||
| N i | |||
Для большинства современных турбин 
.
.
Зависимость КПД турбины 
(термический КПД) от температуры поступающего на нее пара t1, при Р1=9, 8 МПа, Р2=3, 9 кПа, представлена ниже:
| t1, oC | ||||
| t, % | 40, 5 | 42, 5 | 44, 2 |
Классификация паровых турбин
По назначению турбины делятся на следующие:
1. Конденсационные с выпуском всего отработанного пара в конденсатор, где поддерживается глубокий вакуум (такие турбины устанавливаются на конденсационных электростанциях для выработки электроэнергии).
2. Теплофикационные с регулируемым отбором пара для производственных нужд и теплофикации с минимальным пропуском пара в конденсатор.
3. Турбины с противодавлением с выдачей всего отработанного пара для производственных нужд и теплофикации.
4. Турбины с ухудшенным вакуумом с выпуском пара в конденсатор с не-глубоким вакуумом и с использованием охлаждающей воды для отопления.
|
|
|
По способу расширения пара и действия его на рабочие лопатки турбины делятся на следующие виды:
- активные турбины;
- реактивные турбины;
- комбинированные турбины.
По числу оборотов различают тихоходные турбины с числом оборотов менее 3000 в минуту и быстроходные с числом оборотов 3000 и более в минуту.
По давлению:
1. Турбины низкого давления, использующие отработанный пар с производ-ства;
2. Турбины среднего давления от 10 до 30 атмосфер;
3. Турбины высокого и сверхвысокого давления от 30 и выше атмосфер. По числу валов турбины бывают одновальные и многовальные.
По числу цилиндров турбины (в цилиндре находится ротор турбины) различаются на одноцилиндровые и многоцилиндровые с цилиндрами высокого, среднего и низкого давления с промежуточным перегревом пара.
Вопросы для самопроверки
1. Сформулируйте первый закон термодинамики для потока рабочего тела.
2. На поверхность какой формы поток действует с наибольшей силой?
3. Что называют ступенью турбины?
4. Как изменяются давление р0 и абсолютная скорость пара с0 в ступенях актив-ной и реактивной турбины?
5. Как определяется скорость истечения пара из сопла одной ступени?
6. Что называется степенью реактивности турбины? Какова степень реактивно-сти современных турбин?
7. От чего зависит эффективная мощность турбины?
8. По каким признакам осуществляется классификация турбин? Перечислите основные из них.
Лекция 10
ТЕПЛОФИКАЦИЯ
С увеличением давления пара перед турбиной р1 при постоянных t1 и p2 полезная работа цикла возрастает. В то же время количество подведенной за цикл теплоты q1 несколько уменьшится за счет уменьшения энтальпии перегретого пара h1. Поэтому чем выше давление р1, тем больше КПД идеального цикла Ренкина.
|
|
|
Большему давлению перед турбиной соответствует более высокая влаж-ность выходящего из нее пара. Содержание капелек воды в паре увеличивает потери от трения его в проточной части турбины. Поэтому одновременно с повышением давления пара за паровым котлом необходимо повышать и температуру его перегрева, чтобы поддерживать влажность выходящего из турбины пара в заданных пределах.
С этой же целью пар, частично расширившийся в турбине, возвращают в котел и снова перегревают (уже при меньшем давлении), осуществляя так называемый вторичный (а иногда и третичный) подогрев. Одновременно это повышает термический КПД цикла.
Турбины атомных электростанций, работающие на насыщенном паре, имеют специальную конструкцию, позволяющую отводить выделяющуюся при конденсации воду.
Повышение параметров пара определяется уровнем развития металлур-гии, поставляющей металлы для котлов и турбин. Получение пара с температу-рой 535-565 оС стало возможным лишь благодаря применению легированных сталей, из которых изготовляются пароперегреватели и горячие части турбин. Переход на более высокие параметры (580-650 оС) требует применения дорогостоящих высоколегированных (аустенитных) сталей.
При уменьшении давления р2 пара за турбиной уменьшается средняя температура t2 отвода теплоты в цикле, а средняя температура подвода теплоты меняется мало. Поэтому чем меньше давление пара за турбиной, тем выше КПД паросиловой установки.
Давление за турбиной, равное давлению пара в конденсаторе, определя-ется температурой охлаждающей воды. Если среднегодовая температура охла-ждающей воды на входе в конденсатор составляет приблизительно 10-15 оС, то из конденсатора она выходит нагретой до 20-25оС. Пар может конденсироваться только в том случае, если обеспечен отвод выделяющейся теплоты, а для этого нужно, чтобы температура пара в конденсаторе была больше температуры охлаждающей воды хотя бы на 5-10оС. Поэтому температура насыщенного пара в конденсаторе составляет обычно 25-35 оС, а абсолютное давление этого пара р2 соответственно 3-5кПа. Повышение КПД цикла за счет дальнейшего снижения р2 практически невозможно из-за отсутствия естественных охладителей с более низкой температурой.
|
|
|
|
|
|
