75 Теплообмін випромінюванням між поверхнями, які розділені екраном.

Теплообмін випромінюванням при наявності екранів. Найбільш ефективним засобом теплоізоляції високотемпературних поверхонь є установлення екранів. Покажемо це на прикладі двох плоских паралельних поверхонь, між якими розміщено екран у вигляді тонкої пластини. Для захисту від перегріву деяких елементів теплотехнічного устаткування потрібно зменшити променевий теплообмін. В цьому випадку між випромінювачем та обігріваючим елементом ставлять перегородку яка називається екраном.

Екраном називається тонкий металевий аркуш із великою відбивною здатністю, установлюваний між двома поверхнями для зменшення теплообміну між ними.

Нехай між двома паралельними сірими тілами 1 й 2 (мал. 14.5) з дуже великими площами поверхонь стінок S₁ й S₂ (S₁ = S₂) і термодинамічними температурами Т₁ і Т₂ (Т₁ > Т₂) установлений екран площею S_е= S і температурою Т_е. Коефіцієнти чорноти поверхонь й екрана рівні відповідно ε₁ = ε₂ = ε_е.

 Потік випромінювання від поверхні 1 до екрана

 Потік випромінювання від екрана до поверхні 2

 В стаціонарному режимі q_1,e = q_e,2

Звідси

 

Таким чином, виявляється, що установка одного екрана між двома паралельними стінками зменшує теплообмін випромінюванням у два рази. Неважко довести, що при установці двох екранів теплообмін випромінюванням зменшується в три рази, а при установці трьох екранів - у чотири рази й т.д.

 

58. Абсолютно білі, чорні і сірі тіла.

59. Закон Стефана-Больцмана.

60. Теплообмін випромінюванням між поверхнями.

61. Теплообмін випромінюванням між поверхнями, які розділені екраном.

62. Особливості випромінювання газів.

63. Закон Віна.

64. Складний теплообмін (теплопередача).

65. Теплопередача через плоску стінку.

66. Теплопередача через циліндричну стінку.

67. Теплообмінні апарати.

Теплообмінними апаратами, або теплообмінниками, називають устаткування, призначене для передачі тепла від одного теплоносія до іншого, для реалізації теплового процесу - охолодження, нагрівання, конденсації й т.ін. Як теплоносії можуть використовуватися рідини, суміші й суспензії, пара, гази.

Традиційно теплоносій, що має більш високу температуру й віддає тепло, називається гарячим (іноді первинним або тим, що гріє) теплоносієм, а сукупність поверхні апарата, де він діє, - гарячою сто­роною. Відповідно теплоносій з нижчою температурою, що приймає тепло, називають холодним (вторинним або тим, що нагрівають) і по­верхню його дії - холодною стороною.

По принципу дії теплообмінні апарати підрозділяються на рекуперативні, регенеративні та змішувальні.

Рекуперативні - апарати, у котрих гаряча і холодна рідина протікають одночасно і теплота передається від одного теплоносія до іншого через розділяючу їх стінку ( парові котли, рекуперативні повітронагрівачі нагрівальних печей, радіатори теплообмінних батарей та ін.).

Регенеративні – апарати, у яких одна і та ж сама поверхня нагріву деякого об’єкта поперемінно обмивається то гарячим, то холодним теплоносієм. При протіканні гарячого агента теплота сприймається стінками апарата і в них акумулюється. При протіканні холодного теплоносія ця акумульована

теплота передається цьому носію ( регенератори мартенівських та доменних печей і т.ін.).

Рекуперативні та регенеративні теплообмінні апарати називаються поверхневими, передача теплоти в них обов’язково пов’язана з поверхнею твердого тіла.

Змішувальні – апарати, у яких процес теплопередачі відбувається шляхом змішування гарячої та холодної рідин, тобто одночасно з масопереносом

( градирні, скрубера та ін.).

Спеціальні назви апаратів визначаються їх призначенням ( парові котли, теплообмінники печей, водонагрівачі, пароперегрівачі, конденсатори та ін.).

Разом з тим, загальне призначення усіх теплообмінних апаратів полягає в передачі теплоти від одного теплоносія до іншого. У зв’язку з цим основні положення типового розрахунку для них залишаються загальними.

58. Основні рівняння при теплових розрахунках теплообмінників.

Зупинимося на розрахунку рекуперативних теплообмінників, які найчастіше зустрічаються в техніц. При розрахунку теплообмінників можуть зустрітися наступні задачі:

-визначення поверхні нагріву F, яка забезпечує передачу заданої кількості теплоти;

-визначення кількості теплоти Q яке може бути передане при відомій

поверхні F

- визначення кінцевих температур теплоносіїв при відомих значеннях F і Q

Основними розрахунковими рівняннями для рішення поставлеіих задач є

рівняння теплопередачі:

Рівняння теплопередачі:

Q = k · F · (t1 - t2) ,

де Q - тепловий потік, Вт, k - середній коефіцієнт теплопередачі, Вт / (м2град), F - поверхня теплообміну в апараті, м2, t1 і t2 - відповідно  температури гарячого і холодного теплоносіїв.

Рівняння теплового балансу за умови відсутності теплових втрат і фазових переходів:

Q == m1 · Dt1 = m2 · Dt2 ,

або

Q = V1r1 · cр1 · (t / 1 - t / / 1) = V2 r2 · cр2 · (t / / 2 - t / 2), (12.16)

де V1r1, V2 r2 - масові витрати теплоносіїв, кг / сек, з

cр1 і cр2 - середні масові теплоємності рідин в інтервалі температур від tґ до t / /,

t / 1 і t / / 1 температури рідин при вході в апарат;

t / 2 і t / / 2 - температури рідин при виході з апарату.

Величину добутку

V · r · Cр = W , Вт / град

називають водяним, або умовним, еквівалентом.

З урахуванням останнього рівняння теплового балансу може бути представлена ​​в наступному вигляді:

(t / 1 - t / / 1) / (t / / 2 - tґ2) = W2 / W1, (12.17)

W2, W1 - умовні еквіваленти гарячої та холодної рідин.

Оскільки температури гарячого і холодного теплоносіїв змінюється, то відповідно змінюється різниця температур. Тому в формулі (1 використовують ∆Дсер- середню різницю температур. Середня різниця температур залежить від схеми руху теплоносіїв.

58. Середньологарифмічний температурний напір в теплообмінниках.

Вывод формул для среднелогарифмического температурного напора сделан в предположении, что расход и теплоемкость рабочих жидкостей, а также коэффициент теплопередачи вдоль поверхности нагрева остаются постоянными. Так как в действительности эти условия выполняются лишь приближенно, то и вычисленное по формулам значение  также приближенно.

Среднеарифметическое значение температурного напора всегда больше среднелогарифмического. Но при Δt"/Δt'>0,6 они отличаются друг от друга меньше чем на 3%. Такая погрешность в технических расчетах вполне допустима.

 средний логарифмический напор,

(через Δt_бобозначить больший, а через Δt_м меньший температурные напоры между рабочими жидкостями. Тогда окончательная формула среднелогарифмического температурного напора для прямотока и противотока принимает вид:)) когда в качестве среднего коэффициента теплопередачи используется среднеинтегральное по поверхности значение 

58. Класифікація холодильних установок.

84. Класифікація холодильних установок

Класифікація холодильних установок і станцій

транспортний холодильний агрегат Всі типи холодильних установок можна класифікувати по ряду подібних ознак. Кожен з них відображає тільки одну характерну особливість установки, тому у визначенні холодильної установки може бути два і більше ознаки. Холодильні установки або станції можуть відрізнятися за наступними показниками (ознаками).

За призначенням: стаціонарні та пересувні з централізованим і децентралізованим охолодженням для холодопостачання, теплопостачання, змішаного тепло- та холодопостачання, для акумулювання теплової енергії та її транспорту та утилізаційні енергоустановки.

По продуктивності: великі - продуктивністю понад 3,0 МВт; середні - до 1,00 МВт, дрібні - до 60 кВт.

За температурним режимом: високотемпературні (10 -10 ° С), середньотемпературні (5 -20 ° С) і низькотемпературні (-20 -120 ° С).

По режиму роботи: стаціонарні, нестаціонарні, безперервні або циклічні, нестаціонарні з акумулятором теплової енергії.

По виду холодильного агента: аміачні, фреонові, метанова, пропанові, вуглекислотні, на сумішах холодильних агентів.

По виду охолодження: з безпосереднім, проміжним охолодженням.

По виду споживаної енергії: з приводом від електродвигуна або від газової турбіни, що працюють на вторинних енергоресурсах (абсорбція холодильні установки), що використовують природний холод (теплові труби) і геліоустановки.

Стаціонарні холодильні установки з централізованим охолодженням застосовують для всіх видів розподільних і виробничих холодильників, в металургійній, хімічній та нафтохімічній промисловості.

Децентралізоване охолодження використовують для різних технологічних процесів хімічної промисловості, на деяких типах холодильників, т. Е. В основному там, де необхідно створювати локальні температурні умови або де застосовують агрегатовані холодильні машини в блоці з випарниками для створення необхідного технологічного режиму.

Стаціонарні холодильні установки з централізованим охолодженням можуть бути середньої і великої продуктивності, причому для хімічних комбінатів іноді досягати декількох десятків тисяч кіловат. Установки децентралізованого охолодження по холодопродуктивності найчастіше ставляться до дрібних і середніх.

Високотемпературні холодильні установки малої та середньої холодопродуктивності працюють по одноступінчатому циклу, їх комплектують поршневими або гвинтовими компресорами. Великі холодильні установки можна комплектувати також турбокомпресорами або абсорбційними холодильними машинами.

Низькотемпературні холодильні установки комплектують двоступінчатими або каскадними холодильними машинами, у хімічній промисловості - турбокомпресорами.

Розглядаючи режими роботи холодильних установок, слід вказати на умовність у визначенні стаціонарного режиму. Практично режим роботи холодильної установки завжди нестаціонарний, оскільки спостерігаються коливання температури з заданою амплітудою близько середнього її значення. Такі режими характерні для холодильних установок розподільних, виробничих холодильників. Нестаціонарні режими властиві установкам і системам, що обробляють тіла, в яких протікають процеси з фазовими переходами і переміщенням зони промораживания. Температурний режим залежить від зміни теплового навантаження. Остання змінюється за різними законами, особливо при циклічних процесах завантаження апаратів або камер для заморожування. Для згладжування теплового навантаження і її стабілізації застосовують акумулятори холоду.

Розглядаючи особливості холодильних установок в залежності від використовуваного робочого тіла, слід зазначити, що їх специфіка визначається властивостями хладагентов. Однокомпонентні чисті холодоагенти, що знаходяться в експлуатації в сучасних холодильних установках, добре вивчені, і є достатня кількість рекомендацій, що відбивають специфіку холодильних установок. У Монреалі підписано міжнародну угоду (1986), яке вимагає поступового виключення застосування хлорфторуглеводородов в побуті і в промисловості через руйнування озонового шару в атмосфері Землі. Виконуючи Монреальського угоду, в нашій країні ведеться робота по заміні фреонів, сильно впливають на озоновий шар в атмосфері. Пропонуються альтернативні холодоагенти.

Широко застосовують суміші холодоагентів для технологічних процесів двухтемпературной рівнів (домашні холодильники), а також процесів зі змінною температурою підведення і відведення теплоти.

Аміачні холодильні установки, найпоширеніші і екологічно найбільш чисті, застосовують для холодопостачання підприємств харчової, хімічної, металургійної та інших, промисловостей. Такі холодильні установки споживають велику кількість електричної енергії. Перед низькотемпературної енергетикою стоїть завдання використати для холодопостачання, особливо централізованого і для великих споживачів, абсорбційні холодильні установки, які працюють на вторинних енергоресурсах.

Приводи від газових або парових турбін використовують для високопродуктивних відцентрових компресорів, призначених для транспортування охолоджених газів або для схем газопереробних заводів.

Теплопостачання міст за рахунок використання низькопотенційної теплоти, а також транспортування теплоти на далекі відстані дозволяє істотно підвищити енергетичну ефективність використання палива.

У вітчизняній практиці відпрацьовані основні технічні рішення створення водоаміачного транспорту теплоти (ВАТ) в хімічно зв'язаному стані. Практично ВАТ являє собою абсорбционную холодильну установку, розтягнуту в просторі, коли між абсорбером і генератором відстань становить до 200 км

58. Цикл парокомпресорної холодильної машини.

Реальный цикл паровой холодильной машины изображается на T, s и lgP, i – диаграммах (рис.1) контуром 1-2-3-4-5-5'-1'-1.

Он состоит из следующих процессов:

1-2 – процесс адиабатического сжатия (S=const) холодильного агента в компрессоре до давления конденсации P; 2-5 – отвод тепла от рабочего тела в окружающую среду в конденсаторе, вследствие чего происходит охлаждение пара – процесс 2-3, 3-4 – процесс конденсации пара при t=const, 4-5 – охлаждение жидкого холодильного агента ниже температуры конденсации; 5-5'- процесс дросселирования охлаждённой жидкости при i=const в регулирующем (терморегулирующем) вентиле; 5'-1' – процесс подвода тепла от охлаждаемого объекта к холодильному агенту в испарителе при t =const; 1'-1 – процесс перегрева всасываемого пара.

 

58. 

59. Рис. 1. Цикл парокомпрессионной холодильной машины  в s-T и lgP-i – диаграммах

Для описания элементарных процессов изменения состояния рабочего вещества, из которых состоит рабочий цикл, делается целый ряд допущений: рабочее вещество рассматривается как идеальный газ и все процессы изменения его состояния (адиабатное сжатие и расширение, изобарные процессы кипения и конденсации) описываются, как для идеального газа. В термодинамике принято изображать процессы изменения состояния идеального газа в T-S диаграмме, где по оси абсцисс откладывается энтропия S, а по оси ординат - абсолютная температура Т (Рис. 5.2). На диаграмме в области влажного пара показаны основные линии, характеризующие процессы: 1-2 - адиабатное сжатие; 2-3 - изобарный процесс конденсации с отводом скрытой теплоты парообразования; 3-4 - адиабатное расширение в детандере; 4-1 - изобарный процесс испарения (кипения) с подводом теплоты от охлаждаемой среды.

ДВОСТУПІНЧАСТІ цикли

Зі зниженням температури кипіння холодоагентів ступінь стискування збільшується і коефіцієнт подачі компресора одно- ступінчастої холодильної машини знижується, робота її стає не­економічною. При подальшому зниженні температури кипіння ко­ефіцієнт подачі стає рівним нулю, тобто робота одним ступенем стає неможливою. Для компресора з мертвим обсягом 4-5 % ця межа настає при р_к / р₀ = 20...25, що для фреону-22 при і_к = 30 °С відповідає /₀ = -56...-52 °С.

Іншою причиною, що обмежує можливість застосування одно- ступінчастих машин при низьких температурах кипіння, є висока температура наприкінці стискування. Це може перевищити допу­стимі значення та погіршити змащування компресора.

Холодильний коефіцієнт теоретичного циклу є₇ при двосту­пінчастому і багатоступінчастому стискуванні завжди вище, ніж при одноступінчастому, причому ця перевага тим більше, чим нижче /₀.

При відносно високих і₀, незважаючи на більший є_г у двосту­пінчастої машини, застосовують одноступінчасте стискування, оскільки необхідний сумарний секундний обсяг компресорів при двоступінчастому стискуванні стає більше, ніж при одноступін­частому.

Межі температур кипіння, при яких доцільно переходити до двоступінчастого стискування, повинні визначатися техніко-еко- номічним розрахунком, виходячи з умови мінімальних загальних витрат на одержання холоду.

58. Шляхи підвищення ККД парокомпресорної холодильної машини.

Существует возможность уменьшения энергозатрат в системах на основе парокомпрессионного холодильного цикла за счет использования неравномерности температуры окружающей среды с тече­нием времени. Это решение может быть наиболее выгодно в системах холодоснабжения, работающих круглогодично в регионах с заметным годовым перепадом средних температур (в том числе для России).

В применяемых системах компрессоры работают с постоянной степенью сжатия, рассчитанной на поддержание давления конденсации хладагента при постоянной расчетной температуре окружающего воздуха. За расчетную для каждого региона (согласно СНиП 23-01-99 «Строительная климатология») принимается установленная температура, превышение которой в году наблюдается лишь в течение регламентированного времени. Реальная температура окружающей среды меняется в течение года, месяца и даже суток

В современных системах с понижением температуры окружающей среды ниже расчетной при­нимаются меры для поддержания установленного значения давления и температуры в конденсаторе. Поддержание постоянного давления конденсации вызвано тем, что производительность ТРВ зависит от перепада давлений на нем. Слишком низкое давление конденсации приводит к недостаточному перепаду давления на расширительном устройстве, в результате чего испаритель плохо снабжается хладагентом. С другой стороны ясно, что при более низкой температуре конденсации работа холодильной машины эффективнее. То есть существующие холодильные установки с ТРВ работают по неоптимальному с точ­ки зрения термодинамики алгоритму: возможностью экономии энергии жертвуют ради стабильности работы машины.

Если реализовать систему, в которой параметры конденсации всегда будут соответствовать те­кущему состоянию окружающей среды, при условии обеспечения работоспособности всех элементов холодильной системы, можно рассчитывать на экономию энергии за счет уменьшения работы сжатия при понижении температуры окружающего воздуха.

58. Теплові насоси.

Теплови́й насо́с (помпа) (англ. heat pump) — прилад, який переносить розсіяну теплову енергію в опалювальний контур. Принцип роботи теплового насоса заснований на оберненому циклі Карно.

Внутрішній контур теплових насосів складається з таких компонентів:

• Конденсатор;

• Капіляр;

• Випарник;

• Компресор, що працює від електричної мережі;

• Терморегулятор, який управляє обладнанням;

• Холодоагент.

Холодоагент під високим тиском через капілярний отвір попадає у випарювач, де за рахунок різкого зменшення тиску відбувається процес випару. При цьому холодоагент відбирає тепло у внутрішніх стінок випарювача а випарювач у свою чергу відбирає тепло в земляного або водяного контуру, за рахунок чого він постійно охолоджується. Компресор вбирає холодоагент із випарювача, стискає його, за рахунок чого температура холодоагенту різко підвищується й виштовхує в конденсатор. Крім цього, у конденсаторі, нагрітий у результаті стиску холодоагент віддає тепло (температура порядку 85-125 градусів Цельсія) опалювальному контуру й переходить у рідкий стан. Процес повторюється постійно. Коли температура в будинку досягає необхідного рівня, електричне коло розривається терморегулятором і тепловий насос перестає працювати. Коли температура в опалювальному контурі падає, терморегулятор знову запускає тепловий насос. У такий спосіб холодоагент у тепловому насосі робить зворотний цикл Карно.

Як ми бачимо, теплові насоси перекачують розсіяну теплову енергію землі, води або навіть повітря у відносно високопотенційне тепло для опалення об'єкта. Приблизно 75% опалювальної енергії можна зібрати безкоштовно із природи: ґрунту, води, повітря й тільки 25% енергії необхідно затратити для роботи самого теплового насоса. Інакше кажучи, власник теплових насосів заощаджують 3/4 коштів, які він би регулярно витрачав на дизпаливо, газ або електроенергію для традиційного опалення. Попросту кажучи, тепловий насос за допомогою теплообмінників збирає теплову енергію із землі (води, повітря) і «переносить» її в приміщення.

Теплові насоси здатні не тільки опалювати приміщення, але й забезпечувати гаряче водопостачання, а також здійснювати кондиціювання повітря. Але при цьому в теплових насосах повинен бути реверсивний клапан, саме він дозволяє тепловому насосу працювати у зворотному режимі.

В залежності від принципу роботи теплові насоси поділяють на компресійні та абсорбційні. Компресійні теплові насоси завжди діють за допомогою механічної енергії (електроенергії), в той час як абсорбційні теплові насоси можуть також працювати на теплі в якості джерела енергії (за допомогою електроенергії чи палива).

В залежності від джерела відбору тепла теплові насоси поділяються на [3] :

1. Геотермальні (використовують тепло землі, наземних або підземних ґрунтових вод)

а) замкнутого типу

— горизонтальні

Колектор розміщується кільцями або хвилясто у горизонтальних траншеях нижче глибини промерзання ґрунту (зазвичай від 1,20 м і більше)[4]. Цей спосіб є найбільш економічно ефективним для жилих об'єктів за умови відсутності дефіциту земельної площі під контур.

— вертикальні

Колектор розміщується вертикально у свердловини глибиною до 200 м [5]. Цей спосіб застосовується у випадках, коли площа земельної ділянки не дозволяє розмістити контур горизонтально або є загроза пошкодження ландшафту.

— водні

Колектор розміщується хвилясто або кільцями у водойму (озеро, ставок, річку) нижче глибини промерзання. Це найдешевший варіант, але є вимоги до мінімальної глибини та об'єму води у водоймі для певного регіону.

б) відкритого типу

Така система використовує в якості теплообмінної рідини воду, що циркулює безпосередньо через систему геотермального теплового насосу в рамках відкритого циклу, тобто вода після проходження системою повертається у землю. Цей варіант можливо реалізувати на практиці лише при наявності достатньої кількості відносно чистої води та за умови, що такий спосіб використання ґрунтових вод є дозволеним.

2. Повітряні (джерелом відбору тепла є повітря)

3. Такі, що використовують вторинне тепло (наприклад, тепло трубопроводу центрального опалення). Цей варіант є найдоцільнішим для промислових об'єктів, де є джерела паразитного тепла, яке потребує утилізації.

58. Абсорбційні холодильні машини.

Абсорбционная холодильная машина (также абсорбционная бромистолитиевая холодильная машина, абсорбционный чиллер или АБХМ) — промышленная холодильная установка, предназначена для отбора и удаления избыточного тепла и поддержания заданного оптимального температурного и теплового режимов при работе различного рода производственного оборудования, технологических устройств, инструмента, оснастки, а также технологических процессов, связанных с повышенными тепловыми нагрузками. В качестве абсорбента в них используются различные растворы, например, бромида лития (LiBr) в воде.

Особливістю холодильників абсорбційного типу є безшумність роботи, відсутність запірних вентилів і частин, що рухаються.

У порівнянні з компресійними холодильниками абсорбційні мають ряд недоліків. Оскільки нагрівач постійно включений в електромережу, експлуатація абсорбційного холодильника обходиться дорожче компресійного, що включається в мережу періодично. Продуктивність абсорбційних холодильників значно нижче компресійних, процес охолодження й одержання низької температури в абсорбційних холодильниках протікає значно повільніше й одержувана мінусова температура значно вище, ніж у компресійних холодильниках.

Абсорбційні холодильні машини, як і компресійні, відносяться до парових, оскільки процес охолодження в них здійснюється за рахунок паротворення холодоагенту при його кипінні у випарнику.

В абсорбційних холодильниках на відміну від компресійних круговий процес здійснюється не однією робочою речовиною, а робочою сумішшю речовин (розчином).

Одним компонентом робочої суміші є холодоагент, іншим — поглинач (абсорбент). Причому, ці компоненти при тому самому тиску мають значну різницю в температурах кипіння. Міцний розчин холодоагенту в абсорбенті за рахунок якого-небудь джерела тепла випаровується. Концентровані пари холодоагенту конденсуються і подаються у випарник, а слабкий розчин, що утворився після випарювання, надходить в абсорбер. Пари холодоагенту , що утворюються у випарнику, також надходять в абсорбер, де вони поглинаються (абсорбуються) слабким розчином. Міцний розчин, що утворився в абсорбері, термонасосом подається в кип'ятильник.

Таким чином, у малих абсорбційних холодильниках круговий процес здійснюється, як правило, за рахунок теплової енергії, а не механічної, як у компресійних.

Слід відмітити, що свою назву абсорбційні холодильники одержали саме від процесу абсорбції.

Як робочу речовину в абсорбційних холодильних машин найбільш широко використовують водно-аміачний розчин, у якому аміак є холодоагентом, а вода - абсорбентом.

По сравнению с компрессионными холодильниками, АБХМ обладают следующими преимуществами:

• Минимальное потребление электроэнергии. Электроэнергия требуется для работы насосов и автоматики.

• Минимальный уровень шума.

• Экологически безопасны. Хладагентом является обычная вода.

• Утилизируют тепловую энергию сбрасываемой горячей воды, дымовых газов или производственных процессов.

• Длительный срок службы (не менее 20 лет).

• Полную автоматизацию.

• Пожаро- и взрывобезопасность.

• Абсорбционные машины не подведомственны Ростехнадзору.

Абсорбционные охладители, по сравнению с компрессионными охладителями отличает:

• Более высокая цена оборудования, примерно в 2 раза выше чем цена обычного охладителя.

• Необходимость наличия дешевого (бесплатного) источника тепловой энергии с достаточно высокой температурой.

• Относительно низкая энергетическая эффективность — тепловой коэффициент (отношение подведенной тепловой энергий к полученному холоду), равный 0,65-0,8 — для одноступенчатых машин, и 1—1,42 — для двухступенчатых машин.

• Существенно больший вес, чем у обычного охладителя.

• Необходимость использовать открытые охладители — градирни, что увеличивает водопотребление системы.

58. Конструктивні елементи ГТУ.

Компресор газотурбінних установокпризначений для стиснення великих об’ємів повітря до розрахункових тисків й забезпечення стійкої роботи на змінних режимах роботи установки. Ступінь стиснення сучасних компресорів досягає 16–30, а витрати повітря 300–700 кг/с. Найбільшого поширення в енергетичних газотурбінних установках одержали багатоступінчаті осьові компресори зі складеними дисковими роторами. Дуже рідко застосовуються доцентрові компресори в установках невеликої потужності.

Призначення камери згорання полягає в організації ефективного та сталого спалювання палива у повітряному потоці від компресора. Камера згорання повинна забезпечити повне спалювання палива незалежно від величини коефіцієнта надлишку повітря, мінімальні втрати тиску, рівномірне температурне поле за камерою, стійке запалювання і горіння на змінних режимах роботи установки. Найбільш поширеною є циліндрична конструкція камер згорання з блочно-кільцевою компоновкою їх. Іноді деякі фірми застосовують конструкції з однією або двома виносними камерами згорання для створення більш сприятливих умов процесу спалювання палива, а також конструкції з кільцевими і вихровими камерами згорання.

Газова турбіна, основними елементами якої є соплові лопатки, встановлені у статорній частині, й робочі лопатки, встановлені на роторній частині газотурбінної установки, призначена для перетворення потенційної енергії потоку робочого тіла у механічну енергію валу, що обертається, з подальшою передачею її електрогенератору, нагнітачу природного газу й іншим навантажувальним пристроям. Електричні потужності сучасних енергетичних ГТУ досягають 260–280 МВт.

Практичне застосування в енергетичних стаціонарних ГТУ знайшли дві конструктивні схеми – одновальна і двовальна. У разі використання однієї і тієї ж турбіни для приводу компресора й здійснення корисної роботи ротори турбіни й компресора становлять собою одне ціле. Перевага цієї схеми у конструктивній простоті й зниженні маси установки. Недолік – зменшення області ефективної роботи установки на часткових навантаженнях, особливо при великих ступенях стиснення (числі ступенів компресора). Застосування регульованого поворотного направляючого апарату компресора істотною мірою позбавляє від цього недоліку, однак не виключає його зовсім.

Поділ турбінної групи на дві частини, однієї на привід тільки компресора, а іншої на вироблення корисної потужності, сприятливо відображається на характеристиках як стаціонарних, так і транспортних газотурбінних установок. Зв'язок турбін здійснюється газодинамічним шляхом, при цьому забезпечується робота турбіни низького тиску (силової турбіни) з постійною швидкістю обертання ротора при всіх навантаженнях, що необхідно для виробництва електричного струму постійної частоти.

58. Конструктивні елементи ПТУ.

Паровая турбина состоит из двух основных частей. Ротор с лопатками — подвижная часть турбины. Статор с соплами — неподвижная часть.

По направлению движения потока пара различают аксиальные паровые турбины, у которых поток пара движется вдоль оси турбины, и радиальные, направление потока пара в которых перпендикулярно, а рабочие лопатки расположены параллельно оси вращения. В России и странах СНГ используются только аксиальные паровые турбины.^{[источник не указан 1350 дней]}

По числу цилиндров турбины подразделяют на одноцилиндровые и двух—трёх-, четырёх-пятицилиндровые. Многоцилиндровая турбина позволяет использовать бо́льшие располагаемые тепловые перепадыэнтальпии, разместив большое число ступеней давления, применить высококачественные материалы в частях высокого давления и раздвоение потока пара в частях среднего и низкого давления. Такая турбина получается более дорогой, тяжёлой и сложной. Поэтому многокорпусные турбины используются в мощных паротурбинных установках.

По числу валов различают одновальные, двувальные, реже трёхвальные, связанных общностью теплового процесса или общей зубчатой передачей (редуктором). Расположение валов может быть как соосным, так и параллельным - с независимым расположением осей валов.

• Неподвижную часть — корпус (статор) — выполняют разъёмной в горизонтальной плоскости для возможности выемки или монтажа ротора. В корпусе имеются выточки для установки диафрагм, разъём которых совпадает с плоскостью разъёма корпуса турбины. По периферии диафрагм размещены сопловые каналы (решётки), образованные криволинейными лопатками, залитыми в тело диафрагм или приваренными к нему.

• В местах прохода вала сквозь стенки корпуса установлены концевые уплотнения для предупреждения утечек пара наружу (со стороны высокого давления) и засасывания воздуха в корпус (со стороны низкого). Уплотнения устанавливают в местах прохода ротора сквозь диафрагмы во избежание перетечек пара из ступени в ступень в обход сопел.

На переднем конце вала устанавливается предельный регулятор (регулятор безопасности), автоматически останавливающий турбину при увеличении частоты вращения на 10—12 % сверх номинальной.

2