Вопрос № 279 Классификация и маркировка паровых турбин

В зависимости от характера теплового процесса различают следующие основные типы турбин:

1) конденсационные паровые турбины, в которых весь свежий пар, за исключением пара, отбираемого на регенерацию, протекая через проточную часть и расширяясь в ней до давления, меньшего, чем атмосферное, поступает в конденсатор, где теплота отработавшего пара отдается охлаждающей воде и полезно не используется;

2) турбины с противодавлением, отработавший пар которых направляется к тепловым потребителям, использующим теплоту для отопительных или производственных целей;

3) конденсационные турбины с регулируемым отбором пара, в которых часть пара отбирается из промежуточной ступени и отводится к тепловому потребителю при автоматически поддерживаемом постоянном давлении, а остальное количество пара продолжает работать в последующих ступенях и направляется в конденсатор;

4) турбины с регулируемым отбором пара и противодавлением, в которых часть пара отбирается при постоянном давлении из промежуточной ступени, а остальная часть проходит через последующие ступени и отводится к тепловому потребителю при более низком давлении.

По ГОСТ 3618-82 приняты следующие обозначения турбин. Первая буква характеризует тип турбины; К — конденсационная; Т — теплофикационная с отопительным отбором паря; П — теплофикационная с производственным отбором пара для промышленного потребителя; ПТ — теплофикационная с производственным и отопительным регулируемыми отборами пара; Р — с противодавлением; ПР — теплофикационная с производственным отбором и противодавлением; ТР — теплофикационная с отопительным отбором и противодавлением; ТК — теплофикационная с отопительным отбором и большой конденсационной мощностью; КТ — теплофикационная с отопительными отборами нерегулируемого давления.

После буквы в обозначении указываются мощность турбины. МВт (если дробь, то в числителе номинальная, а знаменателе максимальная мощность), а затем начальное давление пара перед стопорным клапаном турбины, МПа (кгс/см² в старых обозначениях). Под чертой для турбин типов П. ПТ, Р и ПР указывается номинальное давление производственного отбора или противодавление, МПа (кгс/см²).

В обозначении турбин АЭС часто присутствует частота вращения ротора 25 или 50 с^-1.

Вопрос № 280 Основные уравнения для потока несжимаемой жидкости: – уравнение состояния, уравнение неразрывности, уравнение количества движения, уравнение сохранения энергии.

Уравнение состояния. Параметры потока газа в каждом его сечении (в каждой точке, если поток не одномерный) связаны между собой уравнением состояния. Для идеального газа это уравнение хорошо известно и имеет вид

(2.1)

где R — газовая постоянная.

Для пара это уравнение с некоторым приближением можно применять в случаях, когда пар находится в перегретом состоянии при достаточном удалении от состояния насыщения. Более точной для перегретого пара является зависимость

(2.2)

т.е. энтальпия пара остается неизменной при постоянном произведении pυ.

Изменения состояния газа при переходе от одного сечения потока к другому (от одной точки к другой) могут быть самыми различными. В частности, процесс изменения состоянии при неизменной температуре называется изотермическим, при неизменном давлении — изобарным, при отсутствии теплообмена между газом и окружающей средой и без потерь механической энергии потока — изоэнтропийным. Каждый из перечисленных процессов изменения состояния может быть описан соответствующим уравнением. Изоэнтропийный процесс изменения состояния газа описывается известным уравнением изоэнтропы:

pυ^k = const (2.3)

Для пара показатель изоэнтропы в этом уравнении изменяется в зависимости от состояния: для перегретого пара k = 1,33, для сухого насыщенного пара k = 1,135. При расчетах с помощью h,s-диаграммы изоэнтропийное изменение состояния определяется вдоль линии s = const.

У равнение неразрывности. Рассмотрим канал, в котором движение сжимаемой жидкости можно считать одномерным и установившимся. Для любого поперечного сечения однородного установившегося потока расход массы есть величина постоянная для данного потока, которая определяется по уравнению

или

Из интегральной формы уравнения неразрывности легко может быть получена дифференциальная форма этого уравнения. Логарифмируя и дифференцируя равенство получаем

Из которого ⇒ что относительное приращение площади поперечного сечения потока определяется относительными приращениями скорости и удельного объема. Если относительное приращение скорости больше, чем приращение удельного объема, то площадь поперечного сечения потока должна уменьшаться с увеличением скорости потока — такая зависимость выполняется для дозвуковых потоков; если же приращение скорости меньше приращения удельного объема, то площадь сечения должна увеличиваться с увеличением скорости потока — такая зависимость выполняется для сверхзвуковых потоков.

Если в поперечном сечении канала параметры потока нельзя считать постоянными, вычисление расхода массы через это сечение может быть выполнено интегрированием по площади с учетом местных значений параметров потока во всех точках этого сечения:

Уравнение количества движения.

Уравнение количества движения для одномерного установившегося потока:

При отсутствии сил сопротивления (трения) на боковой поверхности потока и при изоэнтропийном характере течения уравнение легко интегрируется на конечном участке потока между сечениями 0—0 и 1—1 (см. рис.). Так как S₁ = 0 (сила сопротивления отнесенная к массе потока), то

а условие постоянной энтальпии позволяет найти удельный объём:

Обозначив скорость в сечении 0—О с_о, а в сечении 1—1 c_1t (теоретическая скорость, так как процесс изменения состояния между сечениями изоэнтропийный), в результате интегрирования получим уравнение количества движения (уравнение импульсов) для изоэнтропных потоков в интегральной форме:

Уравнение сохранения энергии. Рассмотрим установившийся поток пара или газа между сечениями 0—0 и 1—1 (рис. 2.3). В сечении 0—0 каждый килограмм пара или газа в потоке обладает энергией, равной сумме энтальпии h_o и кинетической энергии c_o²/2, а в сечении 1—1— энергией, равной сумме энтальпии h₁ и кинетической энергии потока с₁²/2. Между сечениями 0—0 и 1—1 к каждому килограмму протекающего пара или газа в общем случае подводится теплота q и отводится механическая работа L. Тогда в соответствии с законом сохранения энергии для установившегося режима количество подводимой к системе энергии должно быть равно количеству отводимой от системы энергии:

Уравнение сохранения энергии (2.11) справедливо как для потоков с потерями механической энергии (за счет трения и других диссипативных процессов), так и для изоэнтропийных потоков, т.е. потоков без потерь механической энергии.

В дифференциальной форме уравнение сохранения энергии для потока имеет следующий вид:

Д ля энергетически изолированных потоков, т.е. для потоков без подвода (отвода) теплоты и механической работы, уравнение запишется в виде

В интегральной форме уравнение сохранения энергии для энергетически изолированных потоков

запишется в виде

т.е. для 1 кг массы рабочего тела любого поперечного сечения одномерного потока сумма энтальпии и кинетической энергии есть величина постоянная для данного потока.

Часто энтальпию выражают через удельный объем и давление, и соответственно уравнение сохранения энергии записывается в следующей форме: