Построение процесса расширения пара в турбине в is-диаграмме

При построении необходимо обратить внимание на размерность параметров в имеющейся is -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 Ро и tо находим точку О в is -диаграмме (рис. 2) и энтальпию iо в этой точке, iо = 3406 кДж/кг.

2. Определяем давление перед проточной частью турбины ,приняв потери давления в паровпускных органах DР = 0,03 Ро из рекомендуемого диапазона DР = (0,03…0,05) Ро:

3. Считая процесс дросселирования в паровпускных органах - изоэнтальпийным, строим его в is-диатрамме отрезком горизонтали до пересечения в точке О' с изобарой Ро =23,765 МПа. Затем определяем = 568°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 = 100 кДж/кг из рекомендуемого для расчета диапазона =80…120 кДж/кг;

относительный внутренний КПД ступени принимаем равным = 0,72 из рекомендуемого диапазона =0,68…0,74.

Действительный теплоперепад, срабатываемый в регулирующей ступени,

Для построения процесса расширения пара в регулирующей ступени из точки 0' is -диаграммы по вертикали откладываем отрезок, равный = 100 кДж/кг. Точка вертикали 1_ИД, в которой

=3406—100=3306 кДж/кг, определяет изобару давления за регулирующей ступенью: P_р.с. = 17,3 МПа.

Откладывая из точки О' на этой же вертикали отрезок, равный = 72 кДж/кг и проводя через конец его изрэнтальпу i₁ = = =3406—72=3334 кДж/кг до пересечения с изобарой P_р.с = 17,3 МПа, получаем точку 1, соответствующую окончанию действительного (с учетом потерь) процесса расширения пара в регулирующей ступени. В точке 1

Р₁ = P_р.с = 17,3 МПа, i₁ =3334 кДж/кг, t₁ = 515°С.

Действительный процесс расширения пара в регулирующей ступени изображается отрезком прямой, соединяющей точки О΄ и 1.

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

4,08МПа.

или по прототипу

6. Строим изоэнтропный процесс расширения пара в ЦВД. Опуская вертикаль из точки 1 до пересечения с изобарой = 4,08 МПа в точке 2ид, находим i_2ИД = 2942 кДж/кг и располагаемый теплоперепад в ЦВД:

3334—2942 =392 кДж/кг.

7. Задаемся величиной относительного внутреннего КПД ЦВД =0,81 из рекомендуемого диапазона = 0,80…0,83 и оп­ределяем действительный теплоперепад, срабатываемый в ЦВД:

= 317,5 кДж/кг.

8. В is -диаграмме находим точку 2, соответствующую окончанию действительного процесса расширения в ЦВД, как точку пересечения изоэнтальпы =3334— 317,5=3016,5 КДж/кг с изобарой давления за ЦВД = 4,08 МПа.

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

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

= 3,67 МПа.

10. По давлению = 3,67 МПа и заданной температуре промперегрева tпп =570°С определяем на is -диаграмме точку 3, соответствующую состоянию пара перед ЦСД. В точке 3, i₃ = 3608 кДж/кг.

11. Давление на входе в проточную часть ЦСД определяется как разность давления на входе в ЦСД и потерь давления в дроссельно-отсечных клапанах перед ЦСД, которые принимаются равными = 0,025 из рекомендуемого диапазона =(0,02…0,03) .

12. Точка 3', соответствующая состоянию пара на входе в проточную часть ЦСД, определяется пересечением изоэнтальпы i₃ = 3608 кДж/кг с изобарой = 3,58 МПа, t₃ = 569°С.

13. Выбираем давление на выходе из ЦСД P₄ равное давлению Р_пер.тр на входе в перепускные трубы из ЦСД в ЦНД: P₄ = 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 4ид этого процесса как точку пересечения вертикали из точки 3 с изобарой Р₄ == 0,23 МПа. В точке 4ид i_4ИД =2824 кДж/кг.

15. Определяем располагаемый теплоперепад в ЦСД

3608—2824 = 784 кДж/кг.

16. Задавшись относительным внутренним КПД ЦСД =0,91 из рекомендованного диапазона = 0,9…0,92, определяем действительный теплоперепад, срабатываемый в ЦСД:

=713 кДж/кг.

17. Находим в is -диаграмме точку 4, соответствующую окончанию действительного процесса расширения в ЦСД, как точку пересечения изоэнтальпы =3608—713=2895 кДж/кг с изобарой Р₄ = 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: P₄ = 0,23 МПа, а- давление на выходе из ЦНД равно давлению в конденсаторе Рк = 0,004 МПа.

Определяем в is -диаграмме точку 5ИД, соответствующую окончанию идеального процесса расширения пара в ЦНД, как точку пересечения изоэнтропы, проходящей через точку 4, с изобарой Рк =0,004 МПа. В этой точке =2260 кДж/кг.

20. Располагаемый теплоперепад в ЦНД:

=635 кДж/кг.

21. Задаемся относительным внутренним КПД ЦНД = 0,78 из рекомендуемого диапазона = 0,75…0,80 и определяем действительный теплоперепад, срабатываемый в ЦНД;

= 495 кДж/кг.

22. Находим в is- диаграмме точку 5, соответствующую окончанию действительного процесса расширения в ЦНД, как точку пересечения изоэнтальпы =2895—495= 2400 кДж/кг с изобарой Рк = 0,004 МПа. Степень сухости в этой точке х₅ =0,936.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ В РЕГЕНЕРАТИВНЫХ ОТБОРАХ, ПОДОГРЕВАТЕЛЕ И ТУРБОПРИВОДЕ

23. Определяем давление в первом отборе ЦВД на подогреватель П8.

Температура за ПВД П8 (t_П8) равна заданной конечной температуре питательной воды =275 °С. Недогрев до температуры насыщения в подогревателе П8, имеющем пароохладитель, принимается равным =2 °С из рекомендуемого диапазона =1…3 °С.

Температура насыщения отборного пара в П8 равна

Из таблиц теплофизических свойств воды и водяного пара по температуре насыщения =277 °C находим давление пара в подогревателе МПа. Потерю давления в паропроводе отбора здесь и в дальнейшем принимаем равной 9% давления в подогревателе (из рекомендуемого для расчета диапазона 8…10%).

Тогда давление пара в отборе на П8 равно

24. Давление отбора на ПВД П7 равно давлению за ЦВД, перед промперегревом: =4,08 МПа,

Давление в подогревателе П7 с учетом потерь в паропроводе отбора равно

= 0,91• Р_П7 = 0,91•4,08 = 3,71 МПа.

Температура насыщения в П7 определяется из таблиц по давлению = 3,71 МПа и равна t_{П7 Н} = 246°С. Температура питательной воды на выходе из П7 с учетом недогрева d t_П7 = 2 °С:

=244 °С.

25. Подогрев питательной воды в П8:

°С.

26. Температура насыщения в деаэраторе t_Д.Н определяется из таблиц по заданному давлению в деаэраторе = 0,685 МПа: t_Д.Н = 164,2 °С.

Принимаем падение давления в паропроводе отбора на деаэратор равным 0,2 МПа. С учетом того, что давление в деаэраторе поддерживается постоянным независимо от нагрузки турбины, а давление в отборах изменяется пропорционально расходу пара через турбину, принимаем запас по давлению в отборе на деаэратор равным 20%, поэтому давление в отборе на деаэратор равно

27. Определяем повышение энтальпии воды в питательном насосе

,

Здесь V¢ — удельный объем воды при температуре t_Д.Н — определяется из таблиц по t_Д.Н = 164,2 °С, V¢ =0,0011 м³/кг; DРп.н — повышение давления в питательном насосе, Н/м² (Па), равное разности давления за насосом – Р_{за н} и давления перед насосом P_{перед н}.

Давление за насосом должно быть на 25…30% выше давления перед турбиной, чтобы можно было преодолеть сопротивление ПВД и парогенератора. Принимаем

Р_{за н} = = 30,6 МПа.

Давление перед насосом принимаем равным давлению в деаэраторе

= 0,685 МПа,

так что

=29,915 МПа =29,915• Па.

Внутренний КПД насоса в принимаем равным =0,8 из рекомендуемого диапазона = 0,75…0,82, тогда

28. Определяем нагрев воды в насосе:

Здесь впереди — температура воды перед насосом, принимается равной температуре насыщения в деаэраторе, 164,2 °С. Этой температуре соответствует энтальпия, определенная из таблиц [17] и [21], = 692,9 кДж/кг. Энтальпии за насосом, вычисляемой по формуле

по таблицам [17] и [21] соответствует t_{ЗА Н} =173,5°С, так что подогрев воды в насосе равен

°С,

29. Суммарный нагрев в П7 и П6:

°С.

30. Приняв из условия повышения экономичности, что подогрев в П7, питающейся от холодной нитки промперегрева, в 1,5 раза больше (из рекомендованного диапазона 1,5…1,8), чем подогрев в П6, т. е. , из предыдущего уравнения получаем

°С;

=42,3°С.

31. Температура за П6

=173,5+28,2= 201,7°С.

32. Приняв подогрев в П6 d t_П6 =2,3°С, определяем температуру насыщения в П6:

=201,7+2,3=204°С.

По этой температуре из таблице [17] и [21] найдем давление в П6:

= 1,69 МПа

и давление в отборе на П6:

= 1,84 МПа.

33. Давление за ЦСД принято ранее (п. 13) равным 0,23 МПа, поэтому давление в отборе на ПЗ будет равно

Р_П3 = 0,23 МПа,

давление в подогревателе ПЗ

= 0,209 МПа,

34. Температура насыщения в ПЗ определяется из таблиц [17] и [21] по = 0,209 МПа и равна t_{П3 Н} = 121,6°С.

Принимая недогрев в ПЗ, не имеющем охладителя пара, равным , определяем температуру на выходе из ПНД ПЗ:

= 121,6 - 5 =116,6°С.

35. Из условия обеспечения надежной работы деаэратора и его регулятора давления принимаем подогрев основного конденсата в деаэраторе равным = 20,2°С из рекомендуемого диапазона = 19…21°С.

Тогда температура за подогревателем П4:

36. Температура насыщения в П4, имеющем охладитель пара, равна

=144+2= 146°С.

Из таблиц [17] и [21] по = 146°С находим = 0,427 МПа. Давление в отборе на П4:

=0,466 МПа.

37. Заданному давлению в конденсаторе Рк = 0,004 МПа соответствует температура насыщения t_КН = 29°С.

Принимаем равномерное распределение подогрева между подогревателями ПЗ, П2 и П1, т. е.

,

а нагрев конденсата в сальниковом подогревателе равным = 5°С.

38. Температура конденсата на выходе из подогревателя ПЗ:

.

Отсюда подогрев в каждом из подогревателей равен

39. Температура основного конденсата за подогревателем П2:

Подогреватели П2 и П1, так же, как и ПЗ, не имеют охладителей пара, для них принимаем недогрев

.

Температура насыщения в П2:

.

Давление в П2 определим из таблиц [17] и [21] по = 94,1°С:

Давление в отборе на П2:

= 0,0894 МПа.

40. Температура основного конденсата за подогревателем П1:

=61,6°С.

Температура насыщения П1:

=66,6°С.

Из таблиц [17] и [21] по находим: =0,0268 МПа.

Давление в отборе на П1:

41. Строим точки отборов на is -диаграмме (рис. 2) как точки пересечения действительных процессов расширения с соответствующими изобарами и определяем температуры и энтальпии в этих точках:

точка П8, как точка пересечения процесса 1—2 с изобарой =6,68 МПа; в этой точке

;

точка П7, совпадает с точкой 2 и лежит на изобаре = 4,08 МПа; в этой точке

;

точка П6, как точка пересечения процесса 3'—4 с изобарой Р_П6 = 1,84 МПа; в этой точке

;

точка д, соответствующая отбору на деаэратор и лежащая на пересечении процесса 3'—4 с изобарой = 1,06 МПа; в этой точке

,

и так далее по рис. 2 (точка ПЗ совпадает с точкой 4, а точка К, с точкой 5).

42. Параметры, полученные в результате расчетов, для удобства последующего использования сводим в табл. 2. Указанные в табл. 2 температуры дренажа за подогревателями определяются из следующих предположении. Для подогревателей, имеющих охладители дренажа (в рассматриваемой схеме П8, П6 и П4), температура дренажа на выходе из подогревателя на 14°С меньше температуры насыщения в данном подогревателе (из рекомендуемого для расчёта диапазона 13…15°С). Для подогревателя П7, также имеющего охладитель дренажа, но питаемого паром из холодной нитки промежуточного перегрева, с целью меньшего вытеснения отбора на П6, питаемый паром высокой температуры после промперегрева, снижение температуры в охладителе дренажа П7 принимаем равным 40° (из рекомендованного диапазона 35…40°С), т; е.

= 206°С.

Температура дренажа на выходе из подогревателя, не имеющего охладителя дренажа (ПЗ, П2 и П1), равна температуре насыщения в данном подогревателе, т. е.

.

Энтальпия конденсата и дренажа определяется с помощью таблиц для воды и пара [17] и [21] по температурам.

Таблица 1

Точка процесса	В отборе	В подогревателе	Питательная вода и осн. конденсат	Дренаж
Р	t	i	P´			tп	iп	tдр	iдр
МПа	^оС	кДж/кг	МПа	^оС	кДж/кг	^оС	кДж/кг	^оС	кДж/кг
О	24,5			-	-	-	-	-	-	-
О´	23,765			-	-	-	-	-	-	-
РС	16,3			-	-	-	-	-	-	-
П8	6,68			6,134		1221,4
П7	4,08		3016,5	3,71		1066,5		1056,8		879,5
3´	3,67			-	-	-	-	-	-	-
	3,58			-	-	-	-	-	-	-
П6	1,84			1,69		870,5	201,7			807,5
Д	1,06			0,685	164,2		164,2		-	-
П4	0,466			0,427		614,9		606,3		554,8
П3	0,23			0,209	121,6		116,6		121,6
П2	0,0894			0,082	94,1		89,1		94,1
П1	0,0292			0,0268	66,6		61,6	257,5	66,6	278,4
К	0,004			-	-	121,4		-	-	-
			Х=0,936

43. Для построения процесса расширения пара в приводной турбине питательного насоса в is -диаграмме определяем давление на входе в эту турбину (см. схему на рис. 1):

= 1,655 МПа,

и противодавление на выходе

В is -диаграмме точка на входе в турбину определяется пересечением изотермы = 471°С с изобарой Р_ТПО = 1,655 МПа; в этой точке (ТПО) iтпо = 3410 кДж/кг. Из этой точки проводим изоэнтропный процесс до.пересечения с изобарой Р_ТП2 = 0,23 МПа и находим в точке ТП2 ИД величину энтальпии =2870 кДж/кг. Располагаемый теплоперепад в турбоприводе

=540 кДж/кг. Принимаем относительный внутренний КПД турбопривода =0,8 из рекомендуемого для расчета диапазона = 0,78…0,83. (При конденсационном турбоприводе =0,80…0,85). Действительный теплоперепад, срабатываемый в турбоприводе:

= 432 кДж/кг.

Энтальпия пара за трубоприводом

= 2978 кДж/кг.

Точка ТП2 окончания действительного процесса расширения в турбоприводе определится пересечением изоэнтальпы = 2978 кДж/кг с изобарой Р_ТП2 = 0,23 МПа. Действительный про­цесс расширения изобразится отрезком прямой, соединяющей точки ТПО и ТП2.

Дата добавления: 2015-07-20