Построение процесса расширения турбины.

Уточнение расхода пара

 

После выбора типа регулирующей ступени и ее теплоперепада на диаграмме H – S определяется давление за ступенью . Для уточнения расхода пара на турбину необходимо найти относительный внутренний КПД турбиныη_{о i}, который определяется с учетом КПД регулирующей ступени и отсеков последующих нерегулируемых ступеней части высокого, среднего и низкого давления.

КПД регулирующей ступени подсчитывается по формулам:

для одновенечной ступени

 

 

для двухвенечной ступени

 

где ,  – параметры перед соплами регулирующей ступени в точке , соответственно бар и м³/кг.

Полезно использованный теплоперепад регулирующей ступени, кДж/кг:

 

=

 

Отложив отрезок  от точки , на изобаре  фиксируют точку А ₁– начало процесса расширения в нерегулируемых ступенях. В точке А ₁ определяется удельный объем пара .

Если проектируется одноцилиндровая конденсационная турбина, отрезок обозначающий располагаемый теплоперепад нерегулиру-емых ступеней , делится примерно поровну на три условных отсека: часть высокого, среднего и низкого давления (ЧВД, ЧСД, и ЧНД) (рис. 2). Для каждого отсека определяется располагаемый теплоперепад , , , определяются давления  и  за ЧВД и ЧСД соответственно. Давление за последней ступенью ЧНД  определено выше.

Средний удельный объем отсека ступеней ЧВД, м³/кг:

 

.

 

 

 

Рис. 3. Предварительный процесс расширения регулирующей ступени

Здесь ,  – удельный объем за регулирующей ступенью и теоретический объем за ЧВД, соответственно (рис. 2, 3, 4).

Если проектируется турбина с противодавлением или отдельный цилиндр высокого давления многоцилиндровой турбины (ЦВД), вся проточная часть рассчитывается, как  один отсек, ЧВД.

КПД  ЧВД:

 

.

 

Если  меньше 600 кДж/кг, в правых скобках учитывается отрицательное значение.

Полезно использованный теплоперепад ЧВД, кДж/кг:

 

.

 

Теплоперепад H _i ^ЧВД откладывается вниз от точки А ₁ и на изобаре  фиксируется точка А ₂, в которой определяется действительный удельный объем за ЧВД  (рис. 2, 4).

Точка А ₂– начало процесса расширения в ЧСД. От нее откладыва-ется изоэнтропа  до давления  и определяется теоретический удельный объем за ЧСД .

Средний удельный объем для отсека ступеней ЧCД, м³/кг:

 

.

КПД ЧСД:

 

.

 

Здесь k _вл – коэффициент, учитывающий снижение КПД от влажнос-ти (если процесс расширения ЧСД опускается в область влажного пара),

 

,

 

где y ₁, y ₂ – степень влажности в начале и конце процесса расширения ЧСД; – часть располагаемого теплоперепада ЧСД, расположенная в области влажного пара (ниже пограничной кривой Х = 1) (рис. 6).

Полезно использованный теплоперепад ЧСД, кДж/кг:

 

.

 

Теплоперепад  откладывается вниз от точки А ₂ и на изобаре  фиксируется точка А ₃– начало процесса расширения в ЧНД. От нее откладывается изоэнтропа до давления  (рис. 2, 6).

КПД ЧНД:

 

.

 

Здесь k _вл определяется аналогично ЧСД;  – относительная потеря с выходной скоростью ЧНД:

 

 

где  для турбин малой и средней мощности принимается 16–20 кДж/кг; для турбин большой мощности – 25–45 кДж/кг.

Если проектируется турбина с противодавлением или отдельный цилиндр высокого давления (ЦВД), вся проточная часть принимается за один отсек, т. е. ЧВД. В этом случае в соответствующей формуле для КПД ЧВД необходимо учесть потерю с выходной скоростью .

Полезно использованный теплоперепад ЧНД, кДж/кг:

 

.

 

Теплоперепад  откладывается вниз от точки А ₃ и на изобаре  фиксируется точка  с удельным объемом V _к (рис 2, 7).

Полезно использованный теплоперепад всей турбины, кДж/кг:

 

.

 

В конечном итоге уточняется расход пара на турбину, кг/с:

 

где η_м,η_г  – КПД механический и генератора (табл. 1).

Затем строится реальный процесс расширения турбины с учетом найденных КПД отсеков, рис. 2. Фрагменты процесса расширения для всех отсеков приведены на рис. 3, 4, 6, 7.