Построение процесса расширения пара в турбине в is – диаграмме

Построения в i s-диаграмме производятся мягким каранда­шом, тонкими линиями. В дальнейшем с этих построений делают­ся копии на кальке, которые и прикладываются к расчетно-пояснительной записке.

При построении необходимо обратить внимание на размерность параметров в имеющейся i s-диаграмме. Предпочтительней использовать следующие размерности: для давления — МПа, для энталь­пии — кДж/кг. В случае необходимости перехода от одних размерностей к другим можно воспользоваться известными соотношениями: 1 кг/см² = 0,0981 МПа, 1 ккал = 4,1868 кДж.

Построение осуществляется следующим образом:

1. По начальным параметрам Р _о и t _o находим точку О в i s-диаграмме (рис. 2) и энтальпию i _о в этой точке, i _о = 3395 кДж/кг.

2. Определяем давление перед проточной частью турбины Р _о ', приняв потери давления в паровпускных органах ∆ Р =0,03 Р _оиз рекомендуемого диапазона ∆ Р =(0,03–0,05) Р _о:

∆ Р = 0,03 · 23 = 0,69 МПа;

Р _о ' = Р _о – ∆ Р = 23 – 0,69 = 22,31 МПа.

3. Считая процесс дросселирования в паровпускных органах изоэнтальпийным, строим его в i s-диаграмме отрезком горизонта­ли до пересечения в точке О' с изобарой Р _о ' = 22,31 МПа. За­тем определяем t _o' = 555°С.

4. Принимаем, что турбина имеет сопловое распределение, характерное для современных конденсационных турбин мощностью ниже 1000 МВт.

Регулирующую ступень выполняем одновенечной: располагаемый теплоперепад на ней принимаем равным h _o^р.с=100 кДж/кг из рекомендуемого для расчета диапазона h _o^р.с=80–120 кДж/кг; относительный внутренний КПД ступени принимаем равным η _{о i} ^р.с=0,72 из рекомендуемого для расчета диапазона η _{о i} ^р.с = 0,68 – 0,74.

Действительный теплоперепад, срабатываемый в регулирующей ступени,

h_i^{р .с} = h _o^р.с · η _{о i} ^р.с = 100 · 0,72 = 72 кДж/кг.

Для построения процесса расширения пара в регулирующей
ступени из точки 0' i s-диаграммы по вертикали откладываем отрезок, равный h _o^р.с = 100 кДж/кг.

Точка вертикали 1_ид, в которой

i _1ид = i _о – h _o^р.с =3395–100 = 3295 кДж/кг,

определяет изобару давления за регулирующей ступенью: P _р.с = 15,5 МПа.

Откладывая из точки 0' на этой же вертикали отрезок, равный h_i^{р .с} = 72 кДж/кг и проводя через конец его изоэнтальпу i ₁= i _о – h_i^{р .с} = =3395–72=3323 кДж/кг до пересечения с изоба­рой P _р.с = 15,5 МПа, получаем точку 1, соответствующую оконча­нию действительного (с учетом потерь) процесса расширения па­ра в регулирующей ступени. В точке 1

P ₁ = P _р.с = 15,5 МПа, i₁ = 3323 кДж/кг, t ₁ = 508 °С

Действительный процесс расширения пара b регулирующей сту­пени изображается отрезком прямой, соединяющей точки 0' и 1.

5. Давление за ЦВД определяется в результате решения вариационной технико-экономической задачи. В расчете принимаем

P '_пп = Р _о = · 23 = 3,83 МПа.

6. Строим изоэнтропный процесс расширения пара в ЦВД.
Опуская вертикаль из точки 1 до пересечения с изобарой P '_пп = 3,83 МПа в точке 2_ид, находим i _2ид = 2945 кДж/кг и располагаемый теплоперепад в ЦВД:

h _o^ЦВД = i ₁ - i _2ид = 3323 – 2945 = 378 кДж/кг.

Рис.2 Процесс расширения пара в турбине и трубоприводе в is-диаграмме

7. Задаемся величиной относительного внутреннего КПД ЦВД η _{о i} ^ЦВД = 0,81 из рекомендуемого диапазона η _{о i} ^ЦВД=0,80–0,83 и определяем действительный теплоперепад, срабатываемый в ЦВД:

h_i^ЦВД = h _o^ЦВД η _{о i} ^ЦВД = 378 · 0,81 = 306,18 кДж/кг.

8. В i s-диаграмме находим точку 2, соответствующую окончанию действительного процесса расширения в ЦВД, как точку пересечения изоэнтальпы i ₂= i ₁ – h_i^ЦВД = 3323 – 306,18 = 3016,82 КДж/кг с изобарой давления за ЦВД P '_пп = 3,83 МПа.

Действительный процесс расширения пара в ЦВД изобразится отрезком прямой, соединяющей точки 1 и 2.

9. Определяем давление P ''_пп на входе в ЦСД, приняв потери давления в системе промежуточного перегрева равными 10%:

P ''_пп = 0,9 P '_пп = 0,9 · 3,83 = 3,447 МПа.

10. По давлению P ''_пп = 3,447 МПа и заданной температуре промперегрева t _п.п = 560°С определяём на i s-диаграмме точку 3, соответствующую состоянию пара перед ЦСД. В точке 3 i ₃ = 3585 кДж/кг.

11. Давление на входе в проточную часть ЦСД Р _вх^ЦСД определя­ется как разность давления P ''_пп на входе в ЦСД и потерь давления ∆ Р _вх^ЦСД в дроссельно-отсечных клапанах перед ЦСД, которые принимаются равными ∆ Р _вх^ЦСД =0,025 P ''_пп=0,025·3,447=0,087МПа из рекомендуемого диапазона ∆ Р _вх^ЦСД = (0,02–0,03) P ''_пп;

Р _вх^ЦСД= P ''_пп-∆ Р _вх^ЦСД=3,447-0,087=3,36

12. Точка 3', соответствующая состоянию пара на входе в про­точную часть ЦСД, определяется пересечением изоэнтальпы i ₃ = 3585 кДж/кг с изобарой Р _вх^ЦСД = 3,36 МПа, t ₃ = 559°С.

13. Выбираем давление на выходе из ЦСД Р₄, равное давле­нию Р _пер.тр на входе в перепускные трубы из ЦСД в ЦНД: Р ₄ = Р _пер.тр = 0,23 МПа из рекомендуемого диапазона Р _пер.тр = 0,20 - 0,25 МПа.

14. Строим из точки 3' изоэнтропный процесс расширения пара в ЦСД и находим конечную точку 4_ид этого процесса как точку пересечения вертикали из точки 3' с изобарой Р ₄ =0,23 МПа. В точке 4_ид i _4ид = 2830 кДж/кг.

15. Определяем располагаемый теплоперепад в ЦСД

h ₀^ЦСД = i ₃ – i _4ид = 3585 – 2830 = 755 кДж/кг.

16. Задавшись относительным внутренним КПД ЦСД η _{о i} ^ЦСД = 0,91 из рекомендованного диапазона η _{о i} ^ЦСД = 0,9 – 0,92, определяем действительный теплоперепад, срабатываемый в ЦСД:

h_i ^ЦСД= h ₀^ЦСД η _{о i} ^ЦСД = 755· 0.91 = 687,05 кДж/кг.

17. Находим в i s-диаграмме точку 4, соответствующую оконча­нию действительного процесса расширения в ЦСД, как точку пересечения изоэнтальпы i ₄ = i ₃ – h_i ^ЦСД = 3585 – 687 = 2898 кДж/кг с изобарой P ₄ = 0,23 МПа.

18. Строим действительный процесс расширения пара в ЦСД, соединяя отрезком прямой линии точки 3' и 4.

19. Процесс расширения пара в ЦНД определяем исходя из того, что давление на входе в ЦНД равно давлению на выходе из ЦСД: P ₄ = 0,23 МПа, а давление на выходе из ЦНД равно давле­нию в конденсаторе P _к = 0,00343 МПа.

Определяем в i s-диаграмме точку 5_ид, соответствующую окон­чанию идеального процесса расширения пара в ЦНД, как точку пересечения изоэнтропы, проходящей через точку 4, с изобарой P _к = 0,00343 МПа. В этой точке i _5ид = 2235 кДж/кг.

20. Располагаемый теплоперепад в ЦНД:

h ₀^ЦНД = i ₄ – i _5ид = 2898 – 2235 = 663 кДж/кг.

21. Задаемся относительным внутренним КПД ЦНД η _{о i} ^ЦНД= 0,78 из рекомендуемого диапазона η _{о i} ^ЦНД = 0,75–0,80 и определяем действительный теплоперепад, срабатываемый в ЦНД:

h_i ^ЦНД= h ₀^ЦНД η _{о i} ^ЦНД = 663 0,78 = 517,14 кДж/кг.

22. Находим в i s-диаграмме точку 5, соответствующую окончанию действительного процесса расширения в ЦНД, как точку пересечения изоэнтальпы i ₅ = i ₄ – h_i ^ЦНД = 2898 – 517,14 = 2381 кДж/кг с изобарой P _к = 0,00343 МПа. Степень сухости в этой точке х ₅ = 0,93.

Дата добавления: 2015-07-15