Учебное пособие 800429

регулирования расхода посредством изменения величины проходного сечения щели.

По форме регулируемой щели дроссели разделяют на щелевые и канавочные.

Рис. 3. Нерегулируемые и регулируемые дроссели

Вкачестве дроссельных устройств применяют также специальные дроссельные золотники, позволяющие плавно изменять скорость среды

втрубопроводах за счёт изменения площади рабочего окна.

Взависимости от желаемой точности регулирования, в качестве регулирующих возможно использование клапанов типа К, КЯ, 25с, 50 нж (ВО) и 25с48нж (ВЗ) с пневматическими мембраннопружинными приводами или лепестковых клапанов. В перспективе развития запорной и дроссельной арматуры, в качестве управляемых дросселей могут быть изготовлены и установлены на сетях устройства с определённой конфигурацией внутренней (рабочей) характеристики, которая отражает относительное изменение расхода среды через устройство в зависимости от его относительного открытия.

Литература

1.СНиП 42-01-2002. Газораспределительные системы. – М.: ГУП ЦПП, 2003. – 31с.

2.Панов М.Я. Алгоритм идентификации гидравлических характеристик управляемых дросселей на ветвях структурного графа абонентских подсистем/М.Я. Панов, Г.Н. Мартыненко, И.А. Дмитриев//Научный журнал строительства и архитектуры. – 2008. – № 3. – С. 106-112.

3.Мартыненко Г.Н. Создание оптимального режима газопотребления по средствам оперативного управления/Г.Н. Мартыненко, С.В. Стрижко, П.А. Першин//Научный журнал. Инженерные системы и сооружения. –

2010. – № 1. – С. 105-108.

Воронежский государственный технический университет

71

УДК 620.9

В.В. Чмыхова – магистрант, Д.А. Коновалов, канд. техн. наук, доц. – научный руководитель

МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ СТРУКТУРНО СОСТОЯЩЕЙ ИЗ ПАРАЛЛЕЛЬНО СОЕДИНЕННЫХ ОБЪЕКТОВ ИДЕАЛЬНОГО ПЕРЕМЕШИВАНИЯ

В настоящей работе рассмотрена теплоэнергетическая система, состоящая из трёх параллельно соединённых зон идеального перемешивания. Осуществлено синтезирование математической модели в виде системы дифференциальных уравнений. Интегральным преобразованием Лапласа получено аналитическое решение системы уравнений математической модели

Ключевые слова: теплоэнергетическая система, математическая модель, аналитическое решение

Модель идеального перемешивания представляет идеализированный поток и является теоретической моделью. Согласно этой модели принимается, что поступающий в аппарат тепловой поток мгновенно распределяется по всему объёму вследствие полного (идеального) перемешивания частиц среды. При этом температура распределённого вещества во всех точках аппарата и в потоке на выходе из него одинакова [1].

Идеальные аппараты – это абстракция, которую нельзя точно осуществить на практике. Однако ясность физической картины и простота математического описания идеальных аппаратов чрезвычайно удобны для анализа процессов, протекающих в химико-технологических агрегатах. К таким агрегатам могут быть отнесены аппараты небольшого объёма с мешалками (при малой вязкости среды), проточно-циркуляционные аппараты при большой кратности циркуляции, аппараты с кипящим слоем [2].

Рассмотрим схему трёх параллельно соединённых зон идеального перемешивания (рис. 1).

72

2. Приведём систему дифференциальных уравнений модели идеального перемешивания к безразмерному виду.

Введём безразмерное время

где V1 - объём 1-го аппарата; U - объёмный расход жидкости;1 - коэффициент деления объёмного потока жидкости на входе в

передаточная функция 3-го аппарата системы. Для первого аппарата:

74

Составим выражение для безразмерной выходной температуры:

По условию U 0,03 м3/с, V1 0,8 м3, V2 0,6 м3, V3 0,4 м3,

1 0,5, 2 0, 2, 3 0,3.

75

Находим недостающие данные:

Подставив 1 в (12) и решив полученное уравнение в программе

Maple 2015, получим график изменения температуры среды на выходе из системы во времени, изображённый на рис. 2.

Рис. 2. График изменения температуры теплоносителя на выходе из системы

76

В результате математического моделирования данного объекта получен инструментарий, позволяющий разрабатывать методы и алгоритмы оптимизации аппаратов теплоэнергетических систем.

Литература

1.Берд Р. Явления переноса / Р. Берд, В. Стьюарт, Е. Лайтфут. - М.: «Химия», 1974. - 688 с.

2.2. Цветков Ф.Ф. Тепломассообмен: учебник для вузов / Ф.Ф. Цветков, Б.А. Григорьев. - М: Издательский дом МЭИ, 2011. - 562 с.

Воронежский государственный технический университет

УДК 62-9

Ф.А. Миляев – магистрант, В.Ю. Дубанин, канд. техн. наук, доц. – научный руководитель

ВЛИЯНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ФАКТОРОВ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАБОТЫ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ

В данной работе рассмотрено влияние потерь, возникающих при эксплуатации паровой турбины, а также некоторые способы повышения эффективности ее работы. Были анализированы уравнения к.п.д. турбины и эксплуатационные зависимости, на основании чего были сделаны необходимые выводы

Ключевые слова: паровая турбина, потери, к.п.д.

Паротурбинная силовая установка предназначена для преобразования тепловой энергии пара, получаемой в котлоагрегате или парогенераторе при сгорании определенного вида топлива (жидкого, твердого и газообразного), в механическую энергию, получаемую на валу турбины. В комбинации с электрическим генератором, данная механическая энергия преобразуется в электрическую.

Паровые турбины широко используются в энергетике на тепловых (конденсационных) электрических станциях (КЭС), теплоэлектроцентралях (ТЭЦ), атомных электростанциях (АЭС), а также в установках парогазового цикла (ПГУ).

Потери паровой турбины, возникающие при эксплуатации, можно разделить на 2 группы: внутренние и внешние. Внутренние

77

непосредственно влияют на состояние рабочего тела при его расширении в турбине и снимают располагаемый теплоперепад.

Квнешним относятся потери от утечек рабочего тела через концевые лабиринтовые уплотнения и механические потери (преодоление вредных сопротивлений в подшипниковых узлах).

Внешние потери не влияют на состояние рабочего тела, они увеличивают его расход. Уменьшение данных потерь производится за счет ремонта или замены проблемных узлов турбоагрегата.

Квнутренним относятся:

-потери кинетической энергии в соплах и на рабочих лопатках. Они вызваны трением потока о стенки, завихрениями и т.п. Эта энергия превращается в теплоту и повышает теплоту рабочего тела в конце процесса.

-потери кинетической энергии с выходной скоростью отработавшего рабочего тела.

-потери при парциальном подводе пара, если сопловая решетка занимает только часть окружности колеса (или вентиляционные потери);

-потери трения пара о поверхность диска рабочего колеса -потери из-за перетечек рабочего тела через внутренние зазоры

между рабочими лопатками и корпусом турбины, между диафрагмой и валом и др.

-потери из-за влажности пара, возникающие в последних ступенях паровых турбин (частицы влаги, ударяясь о стенки лопаток тормозят вращение ротора).

Выше перечисленные потери могут быть устранены после анализа режимов работы турбины.

Характеризовать работу турбины можно следующими формулами.

Термодинамический (относительный внутренний) к.п.д.

где H 0 – располагаемый теплоперепад, ккал/кг; hn – сумма

внутренних потерь в турбине, ккал/кг.

Располагаемый теплоперепад – теплоперепад, который может быть превращен в работу турбиной. Может быть определен по начальным и конечным параметрам пара по диаграмме состояния

78

воды и пара. Числитель уравнения (1) представляет собой т.н. полезно использованный теплоперепад Hi , ккал/кг.

В случае турбины с отборами пара полезно использованный теплоперепад является суммой полезно используемых теплоперепадов в ступенях турбины между отборами с учетом потерь и конечного состояния пара.

Внутренняя мощность турбины Ni кВт:

где Nм – мощность затраченная на преодоление механических сопротивлений, кВт.

Механический к.п.д. турбоустановки oe :

В случае присоединения электрогенератора через муфту, стоит умножить данное произведение на к.п.д. муфты.

Относительный электрический к.п.д. турбогенератора oэ :

потерю теплоты в цикле и находится по формуле:

hк' – энтальпия конденсата на выходе из конденсатора, ккал/кг.

Абсолютный внутренний к.п.д. турбоустановки всегда меньше относительного, т.к. в абсолютном учитывается термический к.п.д.

79

Аналогично абсолютный эффективный и абсолютный

Как можно судить по вышеописанным зависимостям, чтобы повысить эффективность работы установки (ее экономичность) необходимо уменьшать потери энергии за счет совершенствования лопаточного аппарата и конструкции турбины в целом, а также повышением начальных параметров пара и понижением конечных. В условиях эксплуатации, серьезная модернизация турбоагрегата затруднена, поэтому все усилия сводятся к поддержанию режимов, близких к установленным заводом изготовителем.

Поскольку любой механизм в течение времени подвергается износу, для того, чтобы установить оптимальные параметры работы турбины, а также возможные неполадки, проводятся ее периодические испытания, на основании которых строится режимная диаграмма. Проводя ее анализ, можно установить отклонения в работе отдельных составных частей, так и всего турбоагрегата в целом, и корректировать его работу для достижения максимальной эффективности.

Литература

1.Шляхин П.Н. Краткий справочник по паротурбинным установкам / П.Н. Шляхин, М.Л. Бершадский. – М. - Л.: Госэнергоиздат, 1961. – 128 с.

2.Веллер В.Н. Регулирование и защита паровых турбин / В.Н. Веллер.

–М.: Энергоатомиздат, 1985. – 104 с.

Воронежский государственный технический университет

80