1.4.7 Економічність пту та припустима потужність

Живильний насос 1 підвищує тиск води до Р₀ та подає її до парогенератора 2 , витрачаючи при цьому на 1кг живильної води L_н

В парогенераторі відбувається нагрівання води при постійному тиску до температури кипіння та випаровування. Потім пара надходить до пароперегрівача 3, де температура його підвищується до t_о. Якщо підведення теплоти в парогенератор і перегрівач відбувається при постійному тиску Р_о, то кількість теплоти підведеної до 1 кг води і пари складає:

Пара з h_о, яка вийшла з пароперегрівача поступає до турбіни 4 і розширюючись, виконує роботу L_Т. Відпрацьована в турбіні пара надходить до конденсатора 5. Тут відбувається (при незмінному Р_к) відведення теплоти від пари до охолоджуючої води, пара конденсується і конденсат з h_к відкачується насосом 1 до парогенератора.

Рисунок 1.4.10 – Принципова схема теплоенергетичної установки

Теплота q₂, яку відняли від 1 кг пара при постійному тиску в конденсаторі визначається :

h_kt – ентальпія відпрацьованої в турбіні пари при ізоентропійному процесі розширення

- ентальпія конденсату.

Робота в замкненому циклі визначається :

Абсолютний ККД ідеальної установки:

– передбачуваний теплоперепад

Н_і – використаний теплоперепад – робота яку 1 кг пари, розгортає всередині турбіни.

Відношення використаного тепло перепаду до передбачуваного називається відносним внутрішнім ККД:

Відношення теплоти , яка перетворена в роботу всередині турбіни, до теплоти яка передана робочому тілу в парогенераторі називається абсолютним внутрішній ККД

Втрати на подолання механічних опорів (втрати у підшипниках, на привід масляного насосу) позначається

Ефективна потужність , це потужність турбіни яка розвивається на муфті, що з´єднює вал турбіни з валом привідної машини.

де

Відношення ефективної потужності до внутрішньої називається механічним ККД

Відношення ефективної потужності до витраченої теплоти називається абсолютним ефективним ККД

Відношення ефективної потужності до потужності ідеальної турбіни називається відносним ефективним ККД

Якщо парова турбіна використовується в якості привода генератора, то електрична потужність , яка віддається з виводів генератора менше ефективної потужності

Відношення електричної потужності генератора до ефективної потужності ідеальної турбіни, називається ККД електрогенератора

Відношення електричної потужності до потужності ідеальної турбіни називається відносним електричним ККД

Відношення електричної потужності до витраченої теплоти за одиницю часу називається абсолютним електричним ККД

Секундна масова витрата пари

, кВт , кДж/кг

Питома витрата теплоти на здобуту кіловат – годину на виводах генератора

Внутрішня потужність турбіни без відборів пари

Рисунок 1.4.11 – Принципова теплова схема турбінної установки з двома регенеративними відборами

Рисунок 1.4.12 – Процес розширення пари в турбіні з двома регенеративними відборами в h,S - діаграмі

Потужність турбіни з 2-ма відборами пари визначається за рисунками 4.1.11, 4.1.12

Коефіцієнт недовиробки двох відборів Позначаємо відношення витрат через:

; ;

Тоді:

Розміри лопаток останнього східця визначають об'ємну витрату пари, яку можна пропустити через один потік східців різкого тиску турбіни. При заданих початкових та кінцевих параметрах пари від цього потоку залежить потужність турбіни. Таким чином підраховується найбільша потужність, яку може мати однопоточна турбіна.

Максимальна вихідна площа робочих лопаток останнього східця залежить від частоти обертання ротора турбіни та допустимих напружень, які можуть бути допущені для матеріалу лопаток останнього східця.

Лопаткам останнього східця надають форму , в який зменшується поперечний переріз від кореня до вершини. Що приводить до зменшення напружень.

Шляхи збільшення допустимої потужності однопоточної турбіни.

• Уведення регенерації (збільшення кількості відборів);

• Зниження частоти обертання турбоагрегату (n = 50с^-1 = 3000 об/хв; n = 25 с^-1 = 1500 об/хв);

• Збільшення витрат з вихідною швидкістю;

• Збільшення кінцевого тиску ( Р_к );

• Застосування матеріалу лопаток з меншою щільністю та збільшеними припустимими напруженнями на розтягування;

• Застосування східців Баумана;

• Розділення потоків пари в частині низького тиску;