Зависимость между расходом пара и параметрами пара перед и за решёткой

В связи с большой неравномерностью суточного и недельного графиков электрической нагрузки паровые турбины работают на электростанциях при ежедневно изменяющемся в широких пределах расходе пара. В часы утреннего и вечернего максимумов электрической нагрузки они работают с максимально возможными расходами пара, в часы же ночных и воскресных провалов – со значительно уменьшенными расходами пара.

Изменение расхода пара приводит к изменению параметров пара до и после ступени, которые определяют изменение режима ступени.

Рассмотрим, как изменяется расход пара, протекающего через суживающуюся решётку при одновременном изменении как давления ₀ подводимого пара, так и давления р₁ за решёткой.

Если перед решёткой давление _0n выше атмосферного, а на выходе – глубокое разрежение, т.е. e₁ = р₁/ _0n ® 0, то расход парачерез решётку является критическим, т.е. максимальным при данных параметрах перед решёткой. Он определяется по формуле:

,

где c зависит от показателя изоэнтропы. Для перегретого пара k=1,3 и c=0,667.

Наибольшему начальному давлению ₀^макс будет соответствовать максимальный критический расход пара G_*^макс. Отношение критического расхода пара, соответствующего давлению _0n, к максимальному критическому расходу составит (при m₁=const):

. (1)

Если пар перед сопловой решёткой сохраняет постоянную энтальпию, то можно написать:

или

.

Подставляя это отношение в уравнение (1), находим:

,

т.е. критический расход пара пропорционален давлению торможения перед решёткой. Это утверждение справедливо только для случая когда энтальпия постоянна. В противном случае отношение удельных объёмов будет зависеть ещё и от температуры пара. В этом случае для перегретого пара можно записать:

,

где _0n и ₀^макс – температура пара, К.

Если, поддерживая постоянное давление перед решёткой _0n, менять давление за ней, то закон изменения расхода пара изобразится линией АВС (рис.1), причём критическое отношение давлений для перегретого пара и изоэнтропийного процесса будет достигнуто при р₁/ _0n = 0,546 или также при р₁/ ₀^макс = 0,546×e₀, а нулевой расход пара – при р₁/ _0n=1,0, т.е.

р₁/ ₀^макс = _0n/ ₀^макс = e₀.

Зависимость между расходом и давлением для суживающихся решёток выраженная в относительных величинах имеет вид:

или также

.

Обтекание расширяющихся решёток, в том числе при переменном режиме, существенно отличается от обтекания суживающихся решёток.

Расход пара через сопло или решётку изменяется только при меняющихся параметрах в минимальном сечении (горле):

G = m₁×F_мин×с_г/v_г,

где с_г и v_г – теоретические скорость и удельный объём пара в минимальном сечении.

Для суживающихся решёток при отношении давлений меньше критического e₁ £ e_* параметры в минимальном сечении неизменны и равны критическим с_г = а_*, v_г = v_*. В расширяющейся же решётке в минимальном сечении параметры равны критическим р = р_*, с = а_*, v = v_* и при e₁>e_*. Только при отношении давлений, большем чем предельное e₁> e_пр, параметры пара в минимальном сечении будут уже равными критическим. Предельное отношение давлений e_пр = р_пр/р₀>e_* больше критического и зависит от степени расширения канала F₁/F_мин. Предельное отношение давлений можно найти по формуле:

.

В этом случае расход пара остаётся постоянным не при e £ e_*, а при e £ e_пр.

Лекция №2 РАБОТА СТУПЕНИ И ТУРБИНЫ ПРИ ПЕРЕМЕННОМ РЕЖИМЕ (продолжение)

Дата добавления: 2015-07-20