Процесс в диаграмме h-s при использовании выходной энергии

а). Полное использование выходной энергии

Рассмотрим процесс в h-s диаграмме при использовании выходной энергии. Одновременно закрепим знания по основным расчетным формулами.

Будем рассматривать реактивную турбину, состоящую из трех ступеней. Пусть Р0, t0 – начальные параметры пара;

Р1, Р2, Р3давления соответственно за первой, второй и третьей ступенями.

На диаграмме h-s обычным образом проводим адиабату А0Аzt и снимаем адиабатный теплоперепад на турбину Ha (рис.93). Теперь рассматриваем процесс в отдельных ступенях.

Проведя адиабату А0А1t, можно снять адиабатный теплоперепад на первую ступень ha1 и вычислить первую теплоперепад в направляющем аппарате:

had = (1-ρ1)·ha,, (4.4.3)

где ρ1 – степень реакции в первой ступени.

Отложив теплоперепад had , вниз от точки А0, находим точку Аd1t и давление Рd1 за направляющим аппаратом первой ступени. Скорость выхода пара из направляющего аппарата и потери в направляющем аппарате вычисляются по формулам:

(4.4.4)

(4.4.5)

Зная потерю qd1, находим точку Аd1 и, проведя адиабату Аd1Аs1t, снимаем теплоперепад has1, далее можно вычислить располагаемый теплоперепад , скорость W2 и потерю энергии на рабочих лопатках qs1:

(4.4.6)

(4.4.7)

· (4.4.8)

Отложив потерю qs1 вверх от точки Аs1t, можно найти точку Аs1; долее вычисляются внутренние потери , не учитываемые КПД на окружности, и определяется точка А1, характеризующая состояние пара на выходе из первой ступени, В этом сечении пар обладает скоростью С2 и поэтому энергия

qa1= (4.4.9)

для первой ступени потеряна. На диаграмме h-s эту потерю можно показать только условно. Отложив qa1 вверх от точки А1, можно найти точку , характеризующую параметры торможения потока за первой ступенью. Работа на окружности и внутренняя работа ступени определяется по обычным формулам:

Lu1 = ha1 – (qd1 + qs1 + qa1) (4.4.10)

Li1 = Lu1 - (4.4.11)

Процесс во второй ступени начинается из точки А1. Проведя адиабату А1А2t, можно снять с диаграммы адиабатный теплоперепад на вторую ступень ha2. Но, при условии плавного входа пара в направляющий аппарат второй ступени, в ней используется выходная энергия первой ступени, и, поэтому располагаемый теплоперепад ha2 составляет:

(4.4.12)

Адиабатный и располагаемый теплоперепады в направляющем аппарате вычисляются по формулам

had2 = (1 - 2)·ha2 (4.4.13)

(4.4.14)

Отложив had2 вниз от точки А1, можно найти точку Аd2t и давление Рd2. Скорость С1 и потеря qd2 вычисляются по формулам:

(4.4.15)

(4.4.16)

Найдя точку Аd2 и проведя адиабату Аd2 Аs2t, можно вычислить:

(4.4.17)

(4.4.18)

(4.4.19)

Далее определяется точка Аs2 и, после вычисления потерь , точка А2.

Выходная потеря

(4.4.20)

Потеряна для второй ступени, но может быть использована в третьей; пар на входе в третью ступень обладает энергией qa2, которая на диаграмме может быть показана условно в виде параметров торможения, определяемых точкой . Работа на окружности второй ступени определяется по формуле:

(4.4.21)

Увеличение работы на окружности второй ступени за счет использования выходной энергии первой ступни особенно наглядно видно, если эту формулу записать в виде:

(4.4.22)

Внутренняя работа этой ступени составит:

(4.4.23)

Процесс в третьей ступени начинается из точки А2 и протекает так же, как и во второй ступени. Теплоперепад ha3 снимается с диаграммы h-s, теплоперепад вычисляется по формуле:

= ha3 + qa2 (4.4.24)

Теплоперепады had3 и вычисляются по формулам:

had3 = (1-q3) ha3 (4.4.25)

= had3 + qa2 (4.4.26)

Далее вычисляются:

(4.4.27)

qd3 = ςd3· (4.4.28)

(4.4.29)

(4.4.30)

(4.4.31)

Единственное отличие между второй и третьей ступеней заключается в том, что третья ступень – последняя и поэтому энергия qa3 не может быть использована в следующей ступени. Торможение пара за третьей ступенью приводит к росту энтальпии по изобаре Аi3A3.

Работа на окружности и внутренняя работа ступени определяется по обычным формулам:

(4.4.32)

(4.4.33)

б). Частичное использование выходной энергии

Рассмотрим процесс в диаграмме h-s при частичном использовании выходной энергии. Будем рассматривать активную турбину (рис.94).

Пусть состояние пара перед (к-1)-й ступенью определяется точкой Ак-2. Эта ступень использует часть μqак-1 выходной энергии предыдущей ступени, поэтому параметры торможения определяется точкой . Процесс в (к-1)-й ступени строится обычным образом. Если hак-1 – адиабатный теплоперепад на ступень, то располагаемый теплоперепад составит:

(4.4.34)

Потери энергии qd, qs, ∑qi и часть выходной потери (1–μ) qак-1 приводят к росту энтальпии пара; состояние пара за ступенью определится точкой Ак-1.

На входе в к-ю ступень пар обладает кинетической энергией μqак-1, поэтому параметры, торможения определятся точкой Ак-1.

Так же идет процесс в к-й ступени. Адиабатный теплоперепад определяется разностью энтальпий в точках Ак-1 и Акt, располагаемый теплоперепад рассчитывается по формуле:

(4.4.35)

Потери энергии qd, qs, ∑qi и (1–μ) qак приводят к росту энтальпии пара, энергия μqак, потерянная для к-й ступени, может быть использована в (к-1)-й ступени.

Работа на окружности рассчитывается по формуле:

(4.4.36)

или

(4.4.37)

Внутренняя работа рассчитывается обычным образом:

(4.4.38)

в). Применение диффузора для использования выходной энергии последней ступени

Ранее указывалось, что выходная энергия последней ступени теряется, так как за последней ступенью отсутствует последующая ступень, которая могла бы использовать эту энергию. Однако выходная энергия последней ступени частично может быть использована, если за ней установить диффузор. Диффузор представляет собой расходящийся канал, в котором кинетическая энергия пара преобразуется в энергию давления – скорость пара уменьшается, а его давление возрастает. Принципиальная схема диффузора за последней ступенью показана на рис.95.

Для того чтобы уяснить сущность работы диффузора, рассмотрим процесс расширения пара в турбине (рис.96.а). При расширении от давления Po до давления Pz в турбине срабатывается теплоперепад Ha. Давление Pz целесообразно назначать, возможно, более низким для того, чтобы увеличить теплоперепад Ha и, следовательно, мощность турбины. Однако давление Pz должно быть несколько выше давления в конденсаторе Pк, так как разность давлений (Pz - Pк) обеспечивает необходимую скорость пара в выходном патрубке турбины. Обычно, с учетом потерь в выходном патрубке турбины и приемном патрубке конденсатора эта разность составляет 0,02-0,04∙105 Па. Применительно к турбине давление в конденсаторе Pк является заданным и, следовательно, давление Pz за последней ступенью турбины не может быть выбрано произвольно.

Применение диффузора за последней ступенью позволяет снизить давление Pz и тем самым увеличить общий теплоперепад Ha на турбину, не изменяя давления в конденсаторе Pк.

Рассмотрим процесс расширения пара в турбине при наличии диффузора (рис.96.б). Пусть давление Pz за последней ступенью выбрано ниже, чем в первом случае (рис.96.а), что привело к увеличению теплоперепада Ha. Пусть точка Az-1 соответствует параметрам перед последней ступенью, которая выполнена активной. Учтя потери энергии qd, qs, ∑qi, можно построить на диаграмме процесс в последней ступени и определить точку Az на изобаре Pz. Выходя из последней ступени, пар, обладая скоростью C2z, поступает в диффузор. В диффузоре скорость пара снижается до величины Cв=80÷120 м/с, с которой пар поступает в выходной патрубок турбины.

Если бы потери в диффузоре отсутствовали, то разность кинематических энергий

(4.4.39)

полностью расходовалась бы на повышение давления пара, и процесс в диффузоре пошел бы по адиабате AzAвt. Однако в диффузоре имеют место потери энергии

(4.4.40)

где ζд – коэффициент потерь.

Отложив потерю qд вниз от точки Aвt, можно найти действительное давление Pв за диффузором и точку Ав, характеризующую состояние пара за диффузором. Процесс в диффузоре изобразится отрезком политропы AzAв. Давление Pz за последней ступенью должно выбираться таким образом, чтобы с учетом работы диффузора разность давлений (Pz - Pк) оказалась достаточной для преодоления сопротивлений в выхлопном патрубке турбины и приемном патрубке конденсатора.

Следует подчеркнуть, что диффузор не увеличивает внутреннюю работу последней ступени. Энергия

(4.4.41)

для последней ступени, несмотря на наличие диффузора, выходная энергия пара потеряна. Внутренняя работа последней ступени Liz может быть показана на диаграмме, если отложить выходную энергию потерь qaz вверх от точки Az или, что тоже самое, если отложить энергию Св2 вверх от точки Ав.

Полезная роль диффузора заключается в том, что он позволяет при том же давлении в конденсаторе Рк снизить давление за последней ступенью Pz и тем самым увеличить теплоперепад Ha на турбину.







Дата добавления: 2016-06-29; просмотров: 2353; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2021 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.02 сек.