- •Вопрос №1
- •Вопрос № 2
- •Вопрос№ 3
- •II. Принцип действия паровой турбины.
- •Вопрос№ 4
- •Вопрос№ 5
- •Вопрос№6
- •Вопрос7
- •Вопрос№8
- •Вопрос№9
- •Вопрос№10
- •Вопрос№11
- •Ворос№12
- •Вопрос№26
- •Вопрос№27
- •Вопрос№29(1)
- •Вопрос№29(2)
- •Вопрос№30
- •XI. Ступени с длинными лопатками.
- •Вопрос№31
- •Вопрос№37
- •XIV. Режим работы паровых турбин тэс и аэс.
- •Вопрос№38
- •Вопрос№39
- •Вопрос№40
- •XV. Системы парораспределения паровых турбин.
- •Вопрос№42
- •XVI. Конденсационные установки.
- •Совокупность конденсатора и обслуживающих его устройств называют
- •3. Рабочий процесс в конденсаторе.
- •4. Конструкция трубного пучка.
- •Вопрос№43
- •2.Тепловой расчёт конденсатора.
- •3. Требования к элементам конструкции конденсатора.
- •4. Воздушная и гидравлическая плотность конденсатора.
- •Перемещение положения определит применение ленточной
- •Вопрос№50 Газотурбинные установки.
- •Вопрос№47
- •Вопрос№45 Одновальные гту с регенерацией.
- •Вопрос№49 гту со ступенчатым сжатием и со ступенчатым сгоранием.
- •Сложные и многовальные гту.
- •Вопрос №13
- •V. Расширение пара в косом срезе турбинной решетки.
- •Вопрос №34
- •XIII. Концевые и диафрагменные
- •Вопрос №36
- •Вопрос №33
- •Вопрос №32
- •XII. Осевые усилия в паровой турбине.
- •Вопрос №41
- •Вопрос №14
Ворос№12
Концевые потери ζконц в решетках связаны с явлениями в потоке вблизи концов лопаток и равны разности полных и профильных потерь в решетке: .
Эти явления, называемые вторичными течениями, определяются поперечным градиентом давления в канале решетки, пограничным слоем, образующимся на торцевых стенках канала, пограничным слоем на спинке профиля.
Рис.2
Вторичные течения развиваются в областях, прилегающих к торцевым поверхностям а и б канала решетки (см. рис.2).
Градиент давления, действующий в поперечном направлении в ядре потока (вне пограничного слоя) и возникающий в результате криволинейного движения потока, передается и в пограничный слой на торцевой поверхности. Возникает завихренность торцевого пограничного слоя, который перетекает в направлении от вогнутой поверхности к спинке соседнего профиля. Вблизи концов лопаточного канала в потоке наблюдается вихревое течение, называемое вторичным вихрем.
Рис.3:
ζ – среднеинтегральные по высоте лопатки потери;
ζпр – профильные потери.
Характер вторичных течений и распределение потерь вблизи концов лопаток не изменяются с уменьшением высоты до известных пределов, таким образом, концевые потери при уменьшении высоты лопатки увеличиваются. При малых высотах лопаток вторичные течения смыкаются. Поэтому, проектируя проточную часть турбинной ступени, лопатки следует выполнять с повышенной относительной высотой.
1. Определение коэффициентов потерь энергии.
Возможно двумя способами. Первый заключается в использовании атласов профилей и нормалей.
Второй способ заключается в использовании обобщенных зависимостей по отдельным коэффициентам потерь и эмпирических формул для учета влияния геометрических и режимных параметров. В этом случае коэффициент общих потерь в решетке при дозвуковых скоростях определяется по формуле:
,
где ζтр – коэффициент потерь на трение, зависящий от углов входа и выхода потока:
;
ΔζRe – приращение коэффициента потерь на трение при переменных числах Re:
;
ξшер – влияние состояния поверхности на изменение потерь на трение:
,
где kшер – абсолютная шероховатость поверхности (мм).
Кромочные потери:
;
,
где β1 , β2 и Δβ = 180 – (β1 + β2) измеряются в градусах.
Угол выхода потока для дозвуковых скоростей определяется:
,
где δ – угол отгиба спинки профиля в косом срезе решетки.
Коэффициент расхода можно оценить:
,
где kμ=0,7÷0,75;
ζ’сум – коэффициент суммарных потерь, подсчитанный при условии Δкр = 0.
Вопрос№26
Предельная мощность однопоточной турбины.
Предельный расход пара, который можно пропустить через один поток ступеней низкого давления, зависит от механической прочности рабочих лопаток последней ступени, и определяет предельную мощность однопоточной конденсационной турбины.
Электрическую мощность ТА можно оценить по формуле:
,
где Gк – расход пара в конденсатор (через последнюю ступень);
обычно Gк = 0,55 ÷ 0,65 G0;
m – коэффициент, учитывающий выработку мощности паром, идущим в регенеративные отборы, зависит от числа отборов, параметров свежего пара и температуры питательной воды;
m = 1,1 ÷ 1,35.
Согласно уравнению неразрывности:
,
где d2 – средний диаметр рабочих лопаток последней ступени,
l2 – высота рабочих лопаток последней ступени,
с2 и v2 – осредненные скорость и удельный объем на выходе рабочих лопаток последней ступени.
Учитывая, что направление скорости С2 для последней ступени выбирают α2 ≈ 90 º, sin α2 =1.
Величина Ω = π·d2·l2 – осевая (кольцевая) площадь выхода из рабочих лопаток последней ступени. Тогда:
.
Удельный объем v2 в основном определяется давлением в конденсаторе Рк и характеристикой выходного патрубка. Расчетное давление Рк в зависимости от температуры охлаждающей воды выбирается, обычно, от 3,5 до 5 кПа при речном или прудовом водоснабжении и от 5 до 9 кПа при оборотном с градирнями.
Скорость С2 определяет выходную потерю ΔНв.с. = С22 / 2 и выбирается на основании технико-экономических расчетов. Обычно, выходные потери ΔНв.с. = (20 ÷ 40) кДж / кг, чему соответствует выходная скорость С2 = (200 ÷ 300) м/с.
Когда эти величины, С2 и V2, определены, мощность определяется кольцевой площадью последней ступени Ω.
При заданной частоте вращения рост Ω ограничивается прочностными свойствами материала рабочих лопаток последней ступени.
Напряжение растяжения от центробежных сил в корне лопатки постоянного сечения можно определить по формуле:
,
где ρ – плотность материала рабочих лопаток,
n – частота вращения ротора.
Лопатки последних ступеней выполняют переменного сечения, площадь которого уменьшается от корня Fк к периферии Fп. Поэтому напряжение σр существенно снижается.
Учитывается это коэффициентом разгрузки kразгр., который зависит от отношения площадей Fк / Fп ≈ 7 ÷ 10 и соответственно этому kразгр. ≈ 0,42 ÷ 0,35.
Напряжение от центробежных сил лопатки переменного сечения определиться как:
.
Плотность нержавеющей стали ρ = 8·103 кг/м3.
Подставляя эти величины в предыдущую формулу и решая ее относительно кольцевой площади рабочих лопаток последней ступени получим:
,
где σ [Па]; n [1/c]; Ω [м2]; kp =0,42.
n = 50 1/c: .
Для нержавеющей стали σрдоп = 450 МПа; при n = 50 1/с максимально возможная площадь выхода последней ступени Ω = 8,6 м2. Если принять d / l = 2,6, то данная площадь может быть при диаметре d2 = 2,7 м и длине лопатки l2 =1,04 м, т.е. при окружной скорости на концах лопатки 585 м/с. Приблизительно таких размеров выполнена последняя ступень турбины К – 750 – 65 ХТЗ.
Вернемся к формуле для определения мощности однопоточной турбины. Подставив в нее величину расхода Gк, выраженную через допустимое напряжение σр в качестве примера определим предельные мощности одного потока. При Рк = 4 кПа, n = 50 1/с предельная мощность однопоточной турбины сверхкритического давления составит ~ 136 МВт, а для турбин насыщенного пара эта мощность меньше ~ 85 МВт.