ЛАБ5 РАСХОД ПАРА НА ТУРБИНУ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5

РАСХОДЫ ПАРА И ТЕПЛА НА ТЕПЛОФИКАЦИОННЫЕ Турбины с конденсацией и регулируемыми отборами пара.

Цель работы: Изучить математическое описание расходов пара(воды) и тепла, а также получить навыки по элементарным расчетам основных величин, характеризующих работу турбоагрегата.

Основные сведения:

Этот тип турбин по своему принципу работы коренным образом отличается от турбин с противодавлением . Пар отработавший в частях турбины т.е в части высокого (ЧВД), части среднего (ЧСД) и части низкого давления (ЧНД) поступает в конденсатор, где под действием охлаждающей жидкости полностью конденсируется(если нет теплового потребителя). После конденсации рабочая жидкость (вода) поступает в каскад регенеративных подогревателей, где происходит повышение ее термодинамических параметров: температура, давление, энтальпия, энтропия. Затем вода поступает в парогенератор где она получает необходимое тепло от сжигаемого топлива превращается в пар и идет в турбину.

Основные величины:

i- энтальпия [кДж/кг];

D- расход пара и воды [кг/с];

W- электрическая мощность;

Q- количество теплоты;

Y- коэффициент недовыработки;

РИС 1.

Расход пара:

Расход пара можно определить из уравнения энергетического баланса турбоагрегата, суммируя мощность части высокого давления турбины (ЧВД) до отбора ( без промежуточного перегрева пара ) ₍₁₎ и мощность части низкого давления (ЧНД) турбины после отбора ₍₂₎ (рис.1). Таким образом, , или , (1-1) 28

где -энтальпия пара на выходе из турбины , кДж/кг, а пропуск пара в конденсатор определяется из условия материального баланса : , (1-2)29

в котором - пропуск пара через часть низкого давления турбины в конденсатор.

Расход пара на этот тип турбин зависит в основном от электрической мощности и затраты тепла на теплового потребителя или отбора пара определенных параметров.

Исключая в уравнении (1-1) расход пара в ЧНД турбины , получаем:

откуда. (1-3)

Рассмотрим два слагаемых (1-3)

Первое слагаемое :

расход пара на производство эл. энергии при мощности турбины .

Второе слагаемое :

(1-4) - коэффициент недовыработки

Коэффициент недовыработки –это относительная величина недовыработанного из-за отбора пара теплопадение.

Значение коэффициента изменяется : 0- (для отработавшего пара, отводимого в конденсатор) ; 1- (для свежего пара).Он возрастает с повышением давления отбираемого пара. С учетом выражения (1-4) уравнение (1-3) для расхода пара пара принимает вид: (1-3 а)

Расход пара на турбину возрастает тем больше, чем больше отбор и чем больше коэффициент недовыработки ,т.е. чем выше давление отбираемого пара. При отключении отбора, когда =0, расход пара на теплофикационную турбину т. е. равен расходу пара при конденсационном режиме.

Коэффициент недовыработки по уравнению (1-4) имеет следующий смысл:

, (1-5)

т. е. характеризует относительное увеличение расхода пара на турбину из-за отбора на единицу величины отбора .

Пользуясь уравнениями материального (1-2) и энергетического (1-3а) баланса, определим пропуск пара в конденсатор:

(1-6)

Таким образом, расход пара через ЧНД турбины и пропуск его в конденсатор по сравнению с конденсационным режимом без отбора пара уменьшается на

, (1-6а)

т. е. уменьшение пропуска пара в конденсаторе тем больше, чем больше отбор и чем больше теплопадение пара отбора т.е. чем ниже давление отбираемого пара.

Расход тепла:

Полный расход тепла на турбоустановку (без промежуточного перегрева) на внешнего потребителя

Расход питательной воды в данном случае состоит из потоков конденсата турбины и обратного конденсата внешнего потребителя , причем принято, что .

Таким образом, энтальпия питательной воды определяется по уравнению смешения:

Полный расход тепла на турбоустановку равен:

(1-7)

, потеря тепла в конденсаторе турбины

, где ,

где расход тепла па внешнего потребителя

Расход тепла на производство электроэнергии турбоустановкой равен полному расходу тепла за вычетом затраты его на внешнего потребителя и в соответствии с формулой (1-7)

(1-8)

Для турбоустановки с противодавлением и, как частный случаи, что было получено выше. При чисто конденсационном режиме, без отбора пара, при той же мощности и том же рабочем процессе пара ,

где — потеря тепла в конденсаторе при работе без отбора:

, где

Итак, расход тепла на турбоустановку составляется из внутренней мощности турбины, потери тепла в конденсаторе и затраты тепла па внешнего потребителя. Следовательно, экономия тепла на производство электроэнергии турбоустановкой благодаря комбинированному производству электрической и тепловой энергии составляет:

Ранее было получено, что уменьшение пропуска пара в конденсатор благодаря комбинированному процессу производства двух видов энергии составляет:

поэтому

Экономия тепла тем больше, чем больше отбор пара на внешнего потребителя, чем больше совершаемая этим паром работа и чем меньше потери тепла в конденсаторе турбины каждой единицей массы конденсируемого пара.

К такому же выводу приходим , сравнивая полный расход тепла на теплофикационную турбоустановку по формуле (1-7):

с суммарным расходом тепла на раздельную установку , состоящую из конденсационной турбоустановки мощностью и парогенераторной установки низкого давления с расходом тепла , для которой , (1-8)

так как в этом случае также

,

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:

1.Что такое энтальпия ? (физический смысл,формула).

2.Что такое расход пара?

3.Что такое количество теплоты? (физический смысл).

4.Что такое коэффициент недовыработки ?

5.Формула экономии тепла.

6.Формула экономии расхода пара.

7.Почему отработовший пар конденсируют,а не посылают через регенеративные подогреватели в парогенератор?

ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ.

1.Начертить график зависимости Do=f(y).

2. Начертить график зависимости Y=f(Dm).

3. Начертить график зависимости DDm=f(y).

4. Начертить график зависимости D0=f(W).

5. Начертить график зависимости DQ=f(Dm).

6. Начертить график зависимости DQ=f(y).