9. Определение расхода пара при переменной нагрузке для турбин без отборов и с отборами.

Определение расхода пара через турбину при переменной нагрузке.

Под полной мощностью понимают номинальную мощность или максимально длительную мощность, т.е. такую мощность, при которой турбина может работать длительное время без ущерба для механической прочности и с достаточно высоким КПД.

Расчетная мощность турбины соответствует ее экономическому режиму работы с максимальным КПД и является экономической мощностью.

N_эк = (0,8 ÷ 1,0) N_a

Экономическая мощность может отличаться на 20%.

Рисунок 42.

Данная зависимость начинается с какой-то точки расход пара на холостой ход D_хх.

X = D_хх /D_н, где Д_н – расход пара при номинальной нагрузке.

D_хх = X∙ D_н, где X – коэффициент холостого хода. X = 5% для конденсационных турбин, X = 8 ÷ 10% для теплофикационных турбин.

d = D/N, Д_н = d_н ∙ N_н, d_н = D_н/N_н,

где d_н = [кг/кВт ∙ ч]– удельный расход пара.

D_хх = x ∙ d_н ∙ N_н,

N/N_н = β – отношение текущей мощности к номинальной – коэффициент нагрузки β. 0 ≤ β ≤ 1.

9. Теплофикационные турбины и их классификация. Особенности и область применения. Изображение процесса расширения пара в турбине в I, s - диаграмме.

ТЭЦ:

5. турбины типа Т – теплофикационные турбины с 1 или максимум 2 регулируемыми отборами пара, причем этот отбор идет на нужды теплофикации (для горячей воды и для отопления). Имеет конденсатор.

6. турбина типа П. Применяется на промышленных электростанциях. Происходит отдача пара на нужды производства. Отдельно не используется. Не имеет конденсатор (весь пар уходит на предприятие).

7. турбина типа ПТ. Имеет конденсатор, 2 регулируемых отбора (промышленный и теплофикационный). Устанавливается на ТЭЦ если в районе есть предприятие, которому требуется пар для производства.

8. турбина типа Р – турбина с противодавлением. Не имеет конденсатора. Предназначена для выработки электроэнергии и теплоты, но она одна не может быть установлена на станции, только параллельно с турбинами, имеющие конденсатор, т.к. она может работать только по тепловому графику нагрузки (т.е. количество электроэнергии, которое она вырабатывает, зависит от тепловой потребности).

Например:

• турбина типа Т-250-240 – самая мощная турбина

• турбина типа ПТ/₁₃, где 13 – это давление промышленного отбора (давление теплофикационного отбора не указывается  0,5 – 2,5 атм.

• турбина типа Р-50-130

η _мех; η_ген заданы

η_мех* η_ген =0, 98

η_oi1= (i_o – i₁)/( i_o – i_1a);

η_oi2= (i₁ – i₂)/( i₁ – i_2a);

η_oi3= (i₂ – i₃)/( i₂ – i_3a);

η_oik= (i₃ – i_k)/( i₃ – i_ka);

13. Конденсационные установки паровых турбин, назначение отдельных элементов. Тепловой расчет конденсатора поверхностного типа. Кратность охлаждения.

Конденсационные устройства.

η_t =(i_o – i_ка)/ i_o – i’_к)

Чем меньше энтальпия на выходе из турбины, тем выше КПД пара. Главная задача конденсатора – сделать давление ниже атмосферного, сконцентрировать пар.

Кроме конденсатора, необходим еще и конденсатный насос для работы конденсатора. Охлаждающую воду подает тоже насос, насос охлаждающей воды или циркуляционный насос.

Воздухоотсасывающие устройства - эжекторы.

Трубки для охлаждающей воды делаются из латуни (медь – 68%, цинк – 32%) диаметром приблизительно 28-30 мм - внешний диаметр, толщина стенки примерно 1 мм. Если морская вода, то медно-никилиевые (медь -70%, никель – 30%). Стальные трубы применять нельзя, поскольку они поддаются коррозии. Конденсатор имеет свои опоры.

Конденсаторы поверхностного типа – нигде пар не соприкасается с водой. На всех наших станциях стоят конденсаторы поверхностного типа. Смешанного типа конденсаторы используются на паровых машинах.

Тепловой баланс конденсатора.

1. Тепловой баланс

Рисунок 46.

г де j = 1,9

Конденсация идет при постоянной температуре и давлении. Отбор регенеративного типа организует поток пара таким образом, чтобы он огибал и снизу подогревал этот конденсатор.

D_к (i_к –i’_k) = G_в ∙ С_в ∙ ((t_в2 – t_в1)

[кг/ч] ∙ [ккал/кг] = [кг/ч] ∙ [ккал/ кг ∙ град.] ∙ [град.]

D_к – тепло, которое пар отдает охлаждающей воде, t_в1 – охлаждающая вода на входе, t_в2 – охлаждающая вода на выходе.

Расход охлаждающей воды: G_в = D_к (i_к –i’_k)/ С_в ∙ (t_в2 - t_в1),

i_к = ~ 550,i’_k = ~ 30, t_в2 =25° С, t_в1= 15° С

Абсолютное значение расхода охлаждающей воды:

G_в / D_к= m = (i_к –i’_k)/ С_в ∙ (t_в2 - t_в1) ≈ 50

Сколько необходимо воды для конденсации одного кг пара (примерно 50)

m= 40÷120 кг охл. воды / кг пара

2. Уравнение теплопередачи

D_к (i_к –i’_k) = F ∆t_ср ∙ k

[кг/ч] ∙ [ккал/кг] = [ккал/ч]=[м²] ∙[град] ∙ [ккал/(м² ∙ ч ∙ град.)]

Где k – коэффициент теплопередачи, ∆t_ср – средняя температура напора, F/ D_к – тепловая нагрузка

∆t_ср= (∆t_б - ∆t_м )/ [ln (∆t_б /∆t_м)]

t_к - t_в2 = ∆t_м

t_к - t_в1 = ∆t_б

Циркуляционные насосы характеризуются малым напором и большим расходом охлаждающей воды. Конденсационные насосы - достаточно большим напором, приблизительно 0,35÷6 атм. и относительно небольшим расходом пара в количестве Д_к. Эжекторы бывают одноступенчатые и многоступенчатые.

Водоснабжение ТЭС

D_к (i_к – i’_к) = G_в (i_в2 – i_в1)

t_в2 < t_к

t_в2 = t_к - ∆t

∆t = 3÷5 °C

t_в1 – среднегодовая температура водоема, если прямоточная система водоснабжения.

G_в = [D_к (i_к – i’_к)]/ (i_в2 – i_в1)

G_в показывает сколько пара пропускается в конденсатор.

m = G_в / D_к – кратность охлаждения.

m = (i_к – i’_к) / (i_в2 – i_в1)

m = 50÷60 в среднем, сколько требуется воды для конденсации 1 кг пара.

m = [кг воды / кг пара]

14. Методика расчета схемы регенеративного подогрева питательной воды.

Принципиальная тепловая схема с регенеративным подогревом питательной воды.

Подогрев питательной воды осуществляется в регенеративных подогревателях, которые могут быть смешивающего и не смешивающего(поверхностного) типа.

Схема регенеративного подогрева питательной воды с подогревателями смешивающего типа (схема №1).

Рисунок 47.

Рп- регенеративный подогреватель. Достоинством этой схемы является то, что можно нагреть воду в каждом регенеративном подогревателе до температуры насыщения греющего пара. Всякая регенерация повышает КПД.

Схема регенеративного подогрева питательной воды с подогревателями поверхностного типа (Схема №2).

В Рп пар с рабочим телом не перемешиваются. Пар – греющий, вода – обогреваемая.

При такой схеме нельзя нагреть воду до температуры насыщения греющего пара. В отличие от схемы №1, здесь необходимо заботиться о сливе конденсата греющего пара. Но с другой стороны минимальное количество насосов (ставят два насоса) и хорошая управляемость.

В результате расчета тепловой схемы будут определены расход пара на турбину D₀, расход пара в конденсаторе D_к, расход пара регенеративных отборов D₁, D₂, D₃,а также расход добавочной воды D_хов и расход питательной воды D_пв.

Расчет будет производиться при номинальной мощности турбины (N_н).Для расчета задано:

- начальные параметры пара (p_o, t_o);

- давление на выходе из турбины (p_к);

- давление отборов (p₁, p₂, p₃);

- внутренний относительный КПД (η_oi) отсеков турбины (от p_o до p₁; от p₁ до p₂; от p₂ до p₃; от p₃ до p_к), либо может быть задан процесс расширения пара в турбине в IS диаграмме;

- потери питательной воды и температура химически очищенной (добавочной) воды.

η_мех; η_ген заданы

η_мех* η_ген =0, 98

η_oi1= (i_o – i₁)/( i_o – i_1a);

η_oi2= (i₁ – i₂)/( i₁ – i_2a);

η_oi3= (i₂ – i₃)/( i₂ – i_3a);

η_oik= (i₃ – i_k)/( i₃ – i_ka);

d^б/р_н= 860/[(i_o – i_k)*η_м *η_г]

D^б/р_о= d^б/р_н*N_н

С регенерацией:

D_пв= D_о (без потерь)

D_пв= D_о*(1+α_потерь), где α_потерь= [0,03; 0,06]= α_утечки+ α_{продувки} (для барабанных котлов)

D_потерь= α_потерь*D_о= D_хов

D_хов= α_потерь*D_о

Определение температуры и энтальпии питательной воды:

t_пв1 (может быть задана и не задана) = t_н1 – Δt, где Δt – температурный напор (недогрев), равный [5^о; 8^о].

t_пв2 (на выходе из деаэратора) = t_н2

t_пв3 = t_н3 – Δt.

Давление в деаэраторе 6 – 7 атм., на выходе из конденсатного насоса > 10атм., в ПДВ около 170 атм. и выше. Энтальпия питательной воды численно равна температуре питательной воды ( принято условно) при работе в системе кал (в IS диаграмме). Для определения расхода пара в отборы необходимо составлять тепловые балансы соответственно ПВД, деаэратора и ВНД. Тепловые балансы начинают рассчитывать с подогревателя против хода воды по ходу пара.