Главные уравнения ПТУ 1-го рода

В тепловых схемах 1-го рода уравнение баланса энергии (1.21), уравнение главного котла (1.22) и уравнение материального баланса (1.33) буду такими же как и в тепловых схемах 2-го рода. Существенное отличие будет иметь уравнение главной турбины в связи с наличием отборов пара для подогрева питательной воды.

Рассмотрим проточную часть главной турбины с тремя отборами пара, к которой подводится пар в количестве  и отводиться пар в количестве _к (рис. 1.7).

 

 

 

Рис. 1.7 Схема проточной части главной турбины с тремя отборами пара.

 

Отборы пара делят проточную часть турбины на четыре отсека с различными расходами пара

                                                (1.34)

Где , ,  – массовые расходы пара отборов. Если число отборов m, то расход пара на конденсатор

                                                     (1.35)

 Процесс  расширения  пара в  турбине  в  si-диаграмме представлен на рис. 1.8.

Пар, идущий в первый отбор, работает на линии АВ, идущий во второй отбор – на линии АС, в третий отбор – на линии АД. Отбираемый пар уходит из проточной части турбины с большей энтальпией, чем в конденсаторе, поэтому реализуется не вся его работоспособность. Обозначим недоиспользованную внутреннюю работу отбираемого пара через .

Недовыработка внутренней мощности паром отборов составит

                    (1.36)

Рис. 1.8 Процесс расширения пара в турбине с отборами.

 

Внутренняя мощность турбины с отборами пара

  (1.37)

Уравнение (1.37) можно представить в виде:

,                             (1.38)

где ; ; .

Коэффициенты y ₁, y ₂, y ₃ характеризуют работу пара идущего в отборы и называется коэффициентами качества отборов.

Введем понятие эквивалент турбины. Турбину без отборов, работающую при тех же начальных параметрах пара, при том же давлении за турбиной, с тем же КПД, и вырабатывающую ту же мощность, что и турбина с отборами пара, назовем эквивалентной.

Для эквивалентной турбины

; ; , тогда расход пара на эквивалентную турбину

 .                               (1.39)

Расход пара на эквивалентную турбину равен расходу пара на главную турбину без отборов в схемах 2-го рода. Это позволяет объективно сопоставлять схемы 1-го и 2-го рода.

В выражении (1.3.8) левую часть умножим и разделим на G_э, тогда

,     (1.40)

где  – коэффициент перерасхода пара; , ,  – коэффициенты количества отборов.

Для произвольного количества отборов пара m уравнение (1.40) можно представить в виде

                        (1.41)

Учитывая выражения (1.29) и (1.30) уравнения главной турбины с отборами пара окончательно можно записать

                   (1.42)

 

Общее выражение КПД ПТУ.

Общее выражение ПТУ можно представить в виде произведения шести сомножителей.

,                                        (1.43)

где β_ос – коэффициент судовых затрат, который вычисляется по формуле (1.13); η _t – термический КПД цикла, вычисляемый по формуле (рис. 1.6)

;   η_к – КПД парового котла; η_е – эффективный КПД главного турбоагрегата, определяемый по выражению (1.30); η _тр – коэффициент, учитывающий потери энергии и утечки в главном паропроводе; l – характеристика схемы.

Характеристика схемы для тепловых схем 2-го рода определяется по формуле

,                          (1.44)

Числитель в  (1.44) выражает количество теплоты затраченное на производство пара для главной турбины в нерегенеративной ПТУ, знаменатель – расход теплоты на регенеративную гребную установку (главную турбину и все вспомогательные механизмы), поскольку вся ПТУ за вычетом общесудовых потребителей является гребной установкой. Следовательно, характеристика схемы дает комплексную количественную оценку расхода энергии на привод вспомогательных механизмов ПТУ и эффективность регенеративного процесса, то есть оценивает совершенство взаимосвязей между элементами установки и системами, обслуживающими ее основные элементы.

Для тепловых схем 1-го и 3-го рода характеристика определяется по формуле

                             (1.45)

Здесь числитель определяет расход теплоты на эквивалентную главную турбину.

Таким образом оценивают совершенство процессов энергетических преобразований в основных элементах ПТУ и потери энергии в главных трактатах. Всякие изменения тепловой схемы и параметров рабочего тела приводят к изменению характеристики. На характеристику влияют также необратимые процессы в системе регенерации, например, неравновесный теплообмен в подогревателях, рассеяние теплоты в окружающую среду, гидравлические потери в трубах, утечки, сброс горячих дренажей в конденсатор и др.