Teplovi_dviguni / 02 Багатоступеневi паровi турбiни

Багатоступеневі парові турбіни

Багатоступеневі парові активні і реактивні турбіни знайшли широке застосування в промисловості для приводу електричних генераторів змінного струму.

Багатоступеневі турбіни будують на великі одиничні потужності.

Число ступенів тиску в багатоступеневих турбінах коливається в межах від 3-5 до 40 і більше. Число ступенів турбіни залежить від параметрів робочої і відпрацьованої пари, їх об’ємної витрати.

В парових турбінах число ступенів залежить також від типу регульованої ступені: одновінцева або двовінцева ступінь.

Тепловий процес багатоступеневої турбіни в I-S діаграмі

На рисунку показаний тепловий процес в I-S діаграмі водяної пари.

Стан робочого тіла для турбін в I-S діаграмах при параметрах і визначається точкою .

Наявний перепад тепла на турбіну при кінцевих тисках за вихлопним патрубком , відповідно рівний . Наявний перепад тепла на проточну частину турбіни складає .

Численні значення :

- для парової турбіни;

де - теплова втрата в клапанах паророзподілу;

- теплові втрати у вихлопному патрубку.

Стан робочого тіла перед соплами першої ступені турбіни визначається точкою .

Точки і т.д. вказують на стан робочого тіла перед другою, третьою, четвертою і т.д. ступенями турбіни з врахуванням параметрів гальмування.

Наявні теплові перепади на турбінних ступенях: і т.д.

Корисно використані теплові перепади на ступенях турбіни:

.

Стан робочого тіла за робочими лопатками останніх ступенів визначаються точкою , а за вихлопним патрубком - .

Сума теплових втрат для любої проміжної ступені турбіни складає:

.

Відносний внутрішній ККД турбіни:

.

Коефіцієнт повернення теплоти

Ізобари на I-S діаграмі розходяться в сторони збільшення ентропії. Таким чином, наявні перепади тепла між двома любими ізобарами з збільшенням ентропії збільшуються.

В багатоступеневих турбінах дійсні процеси розширення робочого тіла проходять не по основним адіабатам, а по деяким ламаним лініям.

Так, як ізобари розходяться, то маємо і т.д. Значить, наявний перепад тепла по основним адіабатам буде менший сум адіабатних перепадів тепла в ступенях турбіни при дійсних процесах розширення робочого тіла за рахунок теплових втрат в ступенях, тобто:

.

Для турбін з любим числом ступенів можна записати:

.

Ця нерівність обумовлюється поверненням частини теплових втрат, які виникають в ступенях багатоступеневих турбін, для використання їх в наступних ступенях.

Зв’язок між і представляють у такому вигляді:

.

де - коефіцієнт повернення теплоти.

Із рівняння маємо:

і ;

де - сумарна кількість додаткового тепла в результаті часткового використання втрат.

Із цього, однак, було б неправильно робити висновок, що теплові втрати в турбіні являються позитивним фактором, так як повертається лише тільки деяка частина теплових втрат від загальної їх величини, і в той же час збільшення теплових втрат в ступенях турбіни веде до пониження ККД. В дійсності позитивним фактором служить збільшення числа ступенів турбіни, що обумовлює вплив повернення тепла. Коефіцієнт повернення тепла зростає з збільшенням числа ступенів турбіни і зменшенням її ККД.

При розрахунках турбін приймають , а частіше .

Для багатоступеневої парової турбіни маємо:

або

Враховуючи, що ККД окремих ступенів однакові і позначив їх через дістаємо:

звідки

Із цього рівняння витікає, що ККД проточної частини багатоступеневої парової турбіни в цілому вище середнього значення ККД її ступені.