Файловый архив студентов. Файловый архив студентов.
1261 вуз, 4614 предмет.
/ Регистрация
FAQ Обратная связь Вопросы и предложения
Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Томский Политехнический Университет
Предмет:
[НЕСОРТИРОВАННОЕ]
Файл:

GOSy_teoria_2013

.pdf
Скачиваний:
46
Добавлен:
29.05.2015
Размер:
2.49 Mб
Скачать
☆

120. Расчет КПД цикла с регенеративным подогревом воды. Термический КПД цикла.

η

 

1

Q2

1

ΔS2

T

где ΔS

 

ΔS

 

ΔS

 

t

 

 

2

об

р

 

 

Q1

 

 

q2

 

 

 

 

 

 

 

Q1

 

 

 

 

 

 

Выразим изменение энтальпии

 

ΔS2 в зависимости от t отбора пара воды.

Тогда количество

 

 

тепла

необходимого для нагрева 1 кг воды в каждой

 

 

 

 

 

C B (T T

 

)

 

 

 

 

 

 

 

 

ступени:

 

 

 

p

 

 

 

k

 

 

 

k 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tk

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для всех подогревателей уменьшение энтальпии пара будет

 

 

B

 

T

 

T

 

 

 

 

T T

 

T1

Tq

2

 

 

 

 

 

n,в

 

 

 

n 1

 

 

 

 

2

 

1

 

 

 

 

 

ΔSр C p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tn,в

 

 

T2

 

 

T2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

n

T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ΔSр C p

 

 

 

 

 

 

 

где n - число

 

 

 

n

 

Tk

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

регенерати вных подогревателей

 

 

 

 

 

отсюда КПД :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ηt 1

 

 

ΔSоб ΔSД

 

 

 

 

 

где i1 температур а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

1

C'

 

 

Δi

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ptn.В

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пара; Δin насоса

121. Диаграмма расширения пара в турбине. Полезная работа ступени.

Запишем уравнение первого закона термодинамики для открытой и закрытой

системы:

 

 

 

 

 

 

Для закрытой:

dq dU de (1)

 

 

 

Где dq - подведенное тепло, dU - внутренняя энергия, de p dV - работа,

совершаемая телом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

|

 

 

 

 

Для открытой:

dq dU de

d

 

 

(2)

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

Где de

|

- работа против внешних сил,

 

 

 

 

d

2

- изменение средней

 

 

 

 

 

кинетической энергии газа.

При совершении газом технологической работы уравнение примет вид:

 

 

 

2

 

 

 

|

 

 

 

 

dq dU de

d

 

deT

(3)

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

171

Сравнивая (1) и (3), получим выражение для механической работы:

 

 

 

 

2

 

 

 

|

 

 

 

deT

de de

d

 

 

 

2

 

 

 

 

 

Работа проталкивания.

Пусть по трубе переменного сечения движется газ. Найдем работу по перемещению элементарного объема газа из сечения 1 в сечение 2. Параметры газа по длине различны, но в каждой точке постоянны. Перемещение газа по каналу дополняется условием неразрывности:

G S1 1 S2 2 ... const V1 V2

При установившемся движении газа его массовый расход [G]=кг/с через любое сечение в любой момент времени остается неизменным, т.е. соблюдается условие неразрывности.

F P S f (x)

Работа силы по

проталкиванию

 

равна площади

A A A|

A|

,

а работа силы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

1

2

 

 

сопротивления равна площади B B

B|

B| .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

2

1

 

 

 

 

 

 

Работа проталкивания dm из сечения 1 в сечение 2 численно равна:

dme| S B1B2 B2| B1| S A A A|

A|

 

dme| S A2 B2 B2| A2|

S A B B| B|

или

 

 

1

2

1

2

 

 

 

 

2

2

21

2

 

dme| P2

dV2 P1

dV1

 

 

dme| P2 dmV2 P1 dmV1

тогда

 

e| P2V2

P1V1 ,

de|

d(PV )

 

 

(5)

 

 

 

 

 

 

С учетом (5) запишем уравнение первого закона термодинамики для открытой системы:

2 dq dU d (PV ) d

2

, преобразовав, получим:

2 dq d (U PV ) d 2

 

 

2

 

 

или

 

 

 

(6) i- энтальпия. Теплота, подведенная к газу, идет

dq di d

2

 

 

 

 

 

на увеличение его энтальпии и на увеличение его кинетической энергии (скорости потока).

Располагаемая работа.

 

|

 

2

 

 

 

2

 

 

 

de de

 

 

 

 

(7)

 

 

 

de0

- располагаемая работа.

 

d

2

 

d

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выразим располагаемую работу через параметры состояния:

de PdV ,

de| d(PV ) ,

e0 e e|

(8)

 

 

172

 

de0 de de| PdV d(PV ) PdV VdP PdV ,

de0 VdP (9)

Полученное соотношение показывает, что приращение давления dP и скорости dV имеют разные знаки, следовательно, скорость одномерного потока увеличивается с уменьшением давления.

Графическое представление располагаемой работы.

Площадь

численно равна V dP .

Интегрируем выражение:

 

P1

 

 

 

e0 V dp ,численно равен площади

P2

 

 

 

фигуры

111221 . Работа расширения

равна 111221 .

 

 

Процесс

вида

PV n const

-

политропный. Найдем связь между располагаемой работой и работой расширения на примере политропного процесса.

V

V

dV

 

1

1

 

V2

 

2

2

 

 

 

e

Pdv

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

V

V n

 

n 1 V n 1

V

 

1

1

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V n 1

V n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

V1

 

 

 

V2

 

 

 

 

 

1

 

P1V1

e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1

 

 

 

n 1 V n

 

 

V n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

e

 

 

 

n

PV

P V

 

,

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

1

1

1

 

 

 

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P2V2 - работа в политропном процессе.

e0 n e

173

122. Скорость истечения газа. Энергетический баланс турбинной ступени.

Рассмотрим адиабатный процесс истечения. Теплоту в работу переводят двумя способами:

Рабочее тело высокого давления и температуры расширяют так, что в результате получается полезная работа (ДВС)

Рабочее тело высокого давления и температуры расширяют так, что возрастает его кинетическая энергия, которую используют (газовые и паровые турбины).

Адиабатный процесс – происходит без теплообмена с окружающей средой. Запишем уравнение первого закона термодинамики для адиабатного процесса:

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

di de0 0

 

 

 

 

di d

2

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

i

 

 

 

 

 

 

2

 

 

e

0

 

 

2

 

 

de0

d

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 2 / 2

 

 

 

 

 

e

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

12

 

2e0

 

- скорость газа на

выходе из канала. Обычно 1

и

2

различаются

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

44,72

 

i1 i2

 

2e0

2 i1 i2

 

Выразим скорость через параметры состояния газа.

e0

 

 

k

 

P1V1

P2V2

 

 

 

 

 

k

CP

- показатель адиабаты

k

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CV

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V1k 1

 

 

 

 

 

V1k 1

 

P2V2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

PV k

 

 

 

 

 

 

 

 

V2

k

P1

 

 

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P2V2

 

 

 

 

 

P1V1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V k 1

PV

 

 

P

 

 

V k 1

 

V k 1

 

 

 

V

 

 

2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

1

1

1

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

P2

 

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e0 k 1 P1V1 1

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

P2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 k 1 P1V1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

(10).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Скорость, полученную из (10) получают при истечении из суживающихся каналов - сопел.

174

G

A

- массовый расход.

 

 

 

 

 

V2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

k 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

P

 

P

 

 

k

P

k

 

 

 

 

 

 

1

 

2

 

 

 

2

 

 

 

G

A 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k 1 V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

1

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

1k

V

 

V

 

1

 

2

 

 

1

 

P2

 

 

 

 

 

 

(11)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Критическое отношение давлений.

 

 

 

 

Отношение

 

 

 

P2

P ,

 

при

котором

 

массовый

расход

будет максимальным,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

называют критическим.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Возьмем производную от выражения [...] выражения (11)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k 1

 

 

 

 

 

 

 

2

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k 1

1

 

 

 

 

 

 

d

 

 

P

 

 

k

 

 

P

 

k

 

 

 

 

 

2

P

k

 

 

 

k

 

P

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dP

 

P

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

k

 

P

 

 

 

 

k 1

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

2

 

P2

 

 

k

 

 

 

k 1

 

P2

 

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

P2

 

 

 

Pкр

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k 1

(12)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

P1

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

P1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P1

 

 

 

P1

k 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выражение

(11)

 

 

при

условии

(12)

имеет

максимум

 

Pкр

0,528

. По теории

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

должно идти по dba, но в реальных условиях G идет по cba, так как давление газа не может быть меньше критического.

Критическая скорость.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

P2

k

 

k

 

 

кр

 

 

 

 

 

 

 

 

(13)

2 k 1 P1V1

1

 

 

2 k 1P1V1

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k 1

k

 

 

 

 

 

 

P P

k 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

кр

2

 

 

 

 

 

P1 V1

 

 

Pкр

V

 

 

k 1

 

кр

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

P

 

 

 

k

V V

 

кр

 

 

1

кр

P1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Pкр

 

 

 

Vкр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

k 1

 

 

 

 

 

k 1

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

кр

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

k 1

 

 

 

 

 

 

 

Vкр

 

 

k 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кр kPкрVкр

 

 

 

a kPV - скорость

звука.

Сравнивая последние два выражения, делаем вывод, что критическая скорость истечения газа из сопла равна местной скорости звука.

175

123. Сверхзвуковая скорость. Расчет профиля сопла.

Запишем

 

уравнение

 

сплошности

(неразрывности):

A GV

 

 

 

 

 

 

и

продифференцируем.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ad dA GdV

 

d

 

 

dA

 

dV

 

 

 

 

 

 

 

 

V

 

 

dA dV d

 

 

 

 

A

 

 

 

 

-

характеризует

 

A

 

 

 

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

продольный профиль сопла.

 

 

 

 

 

 

 

 

PV k

const

PkV k 1dV V k dP 0

 

 

dV

 

 

 

1 dP

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

 

 

k P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VdP

d VdP;

 

 

 

 

 

 

 

d

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

 

V

 

dP .

Тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dA

 

1

 

dP

 

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А

k P

V

 

1

 

dP

 

 

 

dP

2

 

 

 

kP

Истечение возможно при dP меньше нуля. И знак определяется ( ). Существуют два случая:

1.

 

V

 

 

1

,

a

dA

 

0

-

сопло суживающееся.

2

kP

A

 

 

 

 

 

 

 

V

 

 

1

 

, a

dA

0 -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.

 

 

 

 

 

 

 

A

сопло расширяющееся.

 

2

 

kP

 

Первый случай: если увеличивающаяся скорость потока газов остается меньше местной скорости звука, то сопло должно суживаться.

Второй случай: если увеличивающаяся скорость потока газов становится больше местной скорости звука, то сопло должно расширяться.

Для получения сверхзвуковой скорости газа сопло должно быть комбинированным и состоять из сужающейся и расширяющейся части – сопло Лаваля. Максимальный расход газа через сопло Лаваля:

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

2k

 

 

 

 

 

k 1

 

 

 

Gmax

Amin

 

 

 

 

 

P1V1

10 120 - при таком угле расширение

 

 

k

 

 

k 1

 

1

 

газа будет без отрыва от сопла.

Выбор профиля сопла.

176

1. Определяем возможную скорость истечения газа для данного перепада энтальпий в конце и в начале расширения: 44,72i1 i2

2. Определяем скорость звука, соответствующую конечному состоянию газа

a

 

kP2V2

 

 

 

 

 

 

Сравнивают два полученных значения.

 

 

 

 

 

 

a

 

-

a

-

 

 

Также

выбирают

профиль

сопла,

пользуясь

 

приближенным значением критического давления:

 

Pкр

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

2

k 1

 

Если

 

а если P2 Pкр

, то

 

 

 

 

 

 

 

P2 Pкр

 

P1

 

 

 

 

 

k 1

 

 

 

 

 

 

 

 

к=1,3

–

 

перегретый пар

 

 

 

 

к=1,135

– сухой

 

насыщенный пар

 

к=1,035+0,1х – влажный пар

124. Внутренний абсолютный КПД турбины. Конструкция паровых турбин.

Различают паровые и газовые турбины. Газовые работают на средах, свойства которых близки к свойствам идеального газа. В паровых турбинах в реализуемом диапазоне изменения параметров процесс расширения может идти как с образованием жидкой фазы, так и без ее образования.

Взависимости от состояния пара перед турбиной: - на перегретом паре, - на насыщенном паре

Взависимости от давления на выходе турбины: - конденсационные (процесс расширения заканчивается в области давлений меньше атмосферного), - турбины противодавления (-//- в области избыточного давления).

На АЭС используют в основном конденсационные турбины. Основные характеристики турбины:

Мощность

N (кВт)

 

Скорость вращения

n(об / мин)

 

 

Давление на входе

P1

 

Давление выхлопа

Pk

 

Температура на входе

T1

 

Внутренний КПД турбины

0

177

1.Сопла

2.Рабочие лопатки Корпус.

Рабочее колесо.

Способы регулирования турбины:

1.Если рабочее тело первой ступени турбины подается через единый регулирующий орган – дроссель, то говорят о дроссельном регулировании.

2.Если весь поток рабочего тела делится на несколько параллельных потоков с собственным регулирующим органом каждый и каждый поток подводится к определенной группе сопел, то говорят о сопловом регулировании.

3.Когда часть рабочего тела подается к одной из промежуточных ступеней, то говорят о байпасном (обводном) регулировании.

Крупные турбины делятся на части высокого, среднего и низкого давления. Часть турбины, объединенная общим корпусом, называется цилиндром. Наряду с одноосевыми используются и двухвальные турбины.

Ступень осевой турбины.

Ступень турбины, включающая сопла и рабочую решетку называется ступенью давления.

Если расширение рабочего тела происходит только в соплах, то такая ступень называется активной, а если расширение рабочего тела происходит и в соплах, и в каналах рабочей решетки, то такая ступень называется реактивной.

178

0,1 0,2

 

h02

 

- термодинамическая степень реактивности. Для активной

 

 

 

h01 h02

0 , к активной также относятся

Относительный лопаточный КПД.

c

 

hc

 

- коэффициент потерь в сопле.

h

c 2

 

 

 

 

 

 

0

2

 

 

 

01

 

 

 

 

 

 

 

Л

 

hл

 

 

h02

12

-

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

коэффициент потерь в рабочей решетке. В числителе – потерянная энергия, в знаменателе – располагаемая энергия.

 

C1

 

 

 

2

 

 

 

 

 

1 c

 

 

1 Л

- скоростные коэффициенты

C1t

2t

 

 

 

 

 

 

 

(отношение действительной скорости истечения к теоретической).

C 2

hвс 22 - потеря с выходной скорости.

 

e

 

- относительный лопаточный кпд (отношение полезной работы,

 

 

 

E0

отданной потоком газа в рабочей решетке, к располагаемой работе).

e E

 

h h

 

h/

h /

(1

 

)h

Е

 

 

 

C02

h h

 

C22

 

 

 

 

0 2

2 2

 

0

c

Л

вс

вС

 

2

вс

 

0

 

01 02

0 - доля кинетической энергии входящего в ступень потока, которая может быть использована в данной ступени.

2 - доля кинетической энергии выходящего из ступени потока, которая может быть использована в последующем.

Для одноступенчатых турбин 2 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos

 

 

 

 

 

U

 

 

 

 

2 2

X

 

cos

 

X

1

 

 

1

 

X

 

 

 

 

0 Л

1

1

 

1

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

cos

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

C1

характеристический коэффициент.

 

 

 

 

 

 

 

 

U

 

 

 

 

 

 

 

 

- фиктивная скорость.

 

 

X

a

 

 

 

C

a

2h

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ca

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если исследовать функцию на максимум, то

максимум при X1 0,5 cos 1

для 0 Л .

Для реактивной ступени:

 

0 Л

 

 

 

X 1

2 cos 1

X

1

 

 

 

 

 

1

1 X

2 cos

 

X

 

 

 

 

 

 

 

1

1

 

 

 

2

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Данное отношение имеет максимум при X1 cos 1 0,9 1

179

Существуют и другие потери, связанные с потерей на трение вентиляции и связанные с потерей собственно рабочего тела.

Потери на трение вентиляции:

hтв

1,07d 2 0,61z 1 e d l20,5

1

 

K 3

1

кДж/кг.

 

 

 

M

 

V 106

 

 

1 - для перегретого пара.

1,2 1,3 - для влажного пара

d – средний диаметр турбины z – число ступеней скоростей

l2 - выходная высота рабочих лопаток V – удельный объем пара в камере

U – линейная скорость М – расход пара

e – степень парциальности – доля окружности, по которой подводится рабочее тело к лопаткам. При е=0, т.е. рабочее тело подводится по всей окружности и потери на вентиляцию равны нулю.

Потери на утечку:

 

M ут

h

 

тв

 

hтв

ут

hут

hут

0

 

 

 

 

, тогда:

 

 

 

h0

 

M

 

 

 

 

 

 

 

 

h0

0i

0 Л

тв

ут

- характеризует долю мощности, которая передается от

рабочего тела на ротор турбины.

125. Газотурбинный цикл. Анализ КПД газотурбинной установки. Необходимое условие работы газотурбинной установки.

 

P1

- степень повышения

P

 

2

 

давления в компрессоре.

1-2 – адиабатическое сжатие в конденсаторе 3-4 - расширение газа в турбине

4-1 – охлаждение рабочего

2-3 – подвод тепла.

t

1

1

 

- термический кпд.

 

 

 

к 1

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

к – показатель адиабаты.

180

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
Помощь Обратная связь Вопросы и предложения Пользовательское соглашение Политика конфиденциальности