2.3. Контрольні питання
1. Що таке конвекційний теплообмін?
2. Механізм передачі тепла при конвекційному теплообміні.
3. Види конвекційного теплообміну.
4. Основні закони теорії подібності.
5. Основні критерії подібності, що використовують в теплотехніці.
6.Пояснить методику визначення коефіцієнтів тепловіддачі.
Лабораторна робота №3
Дослідження циклів паротурбінної установки
Мета роботи: вивчити принципіальні схеми паротурбінної установки, придбати навики розрахунків теплових циклів, визначити термічний ККД, роботу циклу.
Обладнання: діаграми стану водяної пари, стенди.
Література: Л[1] стор. 92...96, Л[2]стор.314...315, Л[3]стор.65...68.
3.1. Загальні положення
Паротурбінна установка це основна теплова машина для виробництва електроенергії в сучасної енергетики. Принципіальна схема установки (мал.10.1а) складається з парового котла (1), парової турбіни (2), конденсатора (4) та живильного насосу (5). Установка працює за циклом Ренкіна (мал.3.1б).
а ) б)
в)
Мал.3.1 Принципіальна схема та цикл паротурбінної установки,
цикл Ренкіна:
а)- схема установки(1-паровий котел; 2-парова турбіна; 3-електрогенератор;4-конденсатор;5-живильний насос); б)- цикл в Т-S діаграмі; в)- цикл в І-S діаграмі: (1-2)- адіабатне розширення в паровий турбіні;(2-3)- конденсація пари; (3-4-5-6)- нагрів, випаровування та перегрів пари в котлі.
Термічний ККД цього циклу
.
(3.1)
Робота
.
кДж/кг (3.2)
Теоретична питома витрата пару на виробництві 1 кВт·год визначається
.
кг/кВт· год (3.3)
Для збільшення ККД циклу потрібна збільшувати початкові параметри пари р1,t1 або зменшити кінцевий тиск після турбіни р2. При цього слід враховувати, що збільшення начальних параметрів обмежується міцністю та термостійкістю матеріалів парового котла і турбіни, а зменшення тиску після турбіни обмежується в першу чергу температурою охолоджуючої води в конденсаторі, яка зазвичай відповідає температурі оточуючого середовища. Крім цього, слід враховувати, що парова турбіна працює неефективно в області вологої пари. Краплі води, які виникають в парі руйнують лопатки останніх ступіней турбіни, значно зменшуючи ККД турбіни. Тому кінцева вологість парив турбіні не повинна перевищувати 13..14%.
З метою підвищення ККД паротурбінної установки використовують регенеративний підігрів води (мал..10.2), вторинний підігрів пари (мал.3.3).
Термічний ККД регенеративний циклу з трьома регенеративними відборами
(3.4)
де i’,i”,i’” – ентальпія пари в відповідних відборах пари, кДж/кг;
g1,g2,g3 – масова доля пари від загальної кількості, яка відводиться у відповідних регенеративних відборах;
g – масова доля пари, яка потрапляє в конденсатор
(3.5)
і3. – ентальпія живильної води (після конденсатора)
Теоретична робота на цикл
кДж/кг
(3.6)
Теоретичні витрати пари
кг/кВт· год.
(3.7)
Цикл з вторинним перегрівом пари дозволяє зменшити вологість пари в останніх ступенях турбіни, а підвищити ККД циклу. Термічний ККД визначається
(3.8)
Теоретична робота
кДж/кг.
(3.9)
Питомі витрати пари
кг/кВт год
(3.10)
а) б)
Мал.3.2 Принципіальна схема “а” та цикл паротурбінної установки з регенеративним відбором пари “б” .
1-паровий котел;2-парова турбіна;3-електрогенератор;4-конденсатор;5.7-живильни насоси,6-регенеративний підігрівач.
а) б
Мал.3.3 Принципова схема паротурбінної установки “а” та цикл з вторинним перегрівом пари “б”:
а)- схема установки: 1-паровий котел;2-частина високого тиску паровий турбіни;6--частина низького тиску паровий турбіни;3-електрогенератор;4-конденсатор;5-живильний насос;7-перегрівач пари;
б)- цикл :1׀-2׀–розширення пари в частині високого тиску;2׀-1 –нагрів пари в пароперегрівачі.
