GOSy_teoria_2013

e

e qe - эффективный кпд ГТУ. Это отношение полезной работы (на валу

1

двигателя с учетом внутренних механических потерь установки) к подведенному к газу теплу.

Выбирают * Методы повышения термического кпд газотурбинной установки.

1.Регенерация тепла.

2.Многоступенчатое сжатие воздуха с промежуточным охлаждением.

3.Многоступенчатое сгорание топлива.

Эти методы приближают к обобщенному циклу Карно.

Состоит из двух изотерм и двух эквидистантных (с одинаковыми производными) обратимых процессов.

		q1 q2		T1 (S3 S2 ) T2 (S4 S1 )
		q1		T1 (S3 S2 )

	Если S3 S2 S4 S1 , тогда		T1 T2	1	T2
			T1		T1

Регенеративный подогрев.

2-5 – подогрев воздуха в регенераторе

5-3 – подвод тепла в камере сгорания

3-4 – расширение в турбине 4-6 – отвод тепла от газов к воздуху

6-1 – охлаждение газа в атмосфере

		c	P	(T	T )		q факрег
				7	2			- степень регенерации –
		c		(T	T )		q макс
			P	5	2		рег
отношение фактически регенерируемой теплоты к предельно возможной.
При T7 T5	1, но реально T7 T5

Т.о., при регенеративном подогреве увеличить среднюю температуру подвода тепла к газу, то также уменьшится средняя температура отвода тепла.

181

Многоступенчатое сжатие и сгорание.

1234

–

газотурбинный цикл.

Если переход от Р1 к Р2 осуществлять не по 1-2 адиабате, а по 1-2 изотерме и аналогично расширение не по 3-4, а по 5-4, то получим обобщенный цикл Карно, у которого КПД максимальный.

Это достигается многоступенчатым сжатием и сгоранием.

182

126. Конструкция парогенератора. Тепловая диаграмма парогенератора.

Парогенератор – теплообменный аппарат для производства пара за счет теплоты первичного теплоносителя.

Существует:

Экономайзерная часть, в которой нагревается теплоноситель.

Испаритель, где образуется пар.

Пароперегреватель, где пар перегревается выше температуры насыщения.

Парогенераторы могут быть вертикальными и горизонтальными.

Устройство горизонтального парогенератора. 1. Корпус парогенератора 2. Раздающий коллектор и собирающий

3. Трубчатая поверхность нагрева

4. Зеркало испарения или уровень воды

5. Зона сепарации пара (паровое пространство)

6. Отводящий патрубок

7. Питающий патрубок

8. Пароперегревательная поверхность

При наличии перегрева пара добавляется пароперегревательная поверхность.

Устройство вертикального парогенератора.

183

Габаритные размеры горизонтального парогенератора являются предельными для транспортировки железнодорожным транспортом.

Преимущество вертикального

парогенератора: в их нижней части можно выделить экономайзерный участок. За счет этого, с одной стороны, можно уменьшить поверхность нагрева, с другой при неизменной поверхности повысить параметры пара.

127. Насосная установка. Характеристика насоса и характеристика сети. Кавитационный запас.

Насос – машина для сообщения энергии другой среде. Характеристики насосов:

1.Объемная подача Q, м3 / с

2.Удельная работа (напор) h, кДж / кг

3.Частота вращения n, c 1 или об / мин

4.Плотность среды , кг / м3

5.Мощность насоса N, Вт

N gQ , где - КПД.

Удельная работа – полное количество энергии, сообщаемой одному килограмму рабочей среды.

Удельный коэффициент быстроходности:

nS 219nQ0.5 h0.75 , где [n] c 1 , [Q] м3 / с , [h] м.столба

Удельный коэффициент быстроходности – частота вращения насоса, подобного данному, который, работая на чистой воде, создает напор в 1 метр водного столба при мощности 1 лош. сила.

Различают насосы:

- Лопаточные (лопасти)

184

-Объемные

-Струйные

-Электромагнитные Струйные насосы применяются для откачивания неконденсированных

газов из конденсаторов и деаэраторов.

Объемные насосы в ЯЭУ используют во вспомогательных системах. Различают шестерные, поршневые, ротационные.

Лопаточные насосы имеют вращающийся ротор, несущие рабочие каналы,

образованные лопатками	той	или	иной формы.		Делятся	на радиальные
(центробежные) и осевые.
Центробежные имеют	nS	50 350об / мин		и	характеризуются		малыми
расходами и большими	напорами.		Осевые	имеют nS 500об / мин и
				характеризуются большими
				расходами		и	малыми
				напорами.

1- Струйный

2- Поршневой

3- Ротационный

4- Шестерной

Характеристики лопаточных насосов: h f Q , N f (Q) , f (Q) .

Работа на сеть и регулирование подачи.

А – рабочая точка.

Сеть имеет свою характерную зависимость гидравлического сопротивления hc от объемной подачи. Напор

насоса должен быть равен гидравлическому сопротивлению сети, которое нужно преодолеть, чтобы обеспечить данную

185

подачу (точка А). Чтобы обеспечить новую подачу, используют регулирование работы насоса. Регулирование может осуществляться 3 способами:

1.Дросселирование

2.Байпасирование

3.Изменение частоты вращения ротора

При дросселировании в сеть вводят дополнительное сопротивление на напорной стороне насоса.

g - сопротивление дросселя.

При дросселировании уменьшается подача.

При байпасировании параллельно насосу включают в сеть переменное сопротивление.

Q1 Qб Qп

С помощью байпасирования можно только уменьшить подачу.

При изменении частоты вращения ротора получается следующее.

186

Кавитация.

Сущность кавитации заключается в образовании разрывов сплошности в тех местах потока, где давление снижается до значения, соответствующего насыщению при данной температуре жидкости. В таких местах жидкость быстро вскипает, образуются полости, заполненные паром. Пузырьки увлекаются потоком в область более высокого давления, где они конденсируются, и происходит схлопывание пузырьков. Конденсация пара идет с большой скоростью. В момент завершения конденсации частицы внезапно останавливаются. Происходит точечный гидравлический удар. Частота ударов при кавитации колеблется в пределах от 500 до 25000 в секунду и зависит от давления и скорости потока. Среднее давление удара может достигать 30 МПа, а точечное давление – тысячи МПа.

Минимальное давление в начале обычно ниже давления на входе, и область возникновения кавитации находится на тыльной стороне лопатки. Поэтому для предотвращения кавитации давление на входе должно превышать давление насыщения на определенную, зависящую от конструкции насоса, величину, которая называется антикавитационным запасом энергии.

hдоп hкр ,

1,15 1,3,

hкр - критический антикавитационный запас,

определяется по началу срыва работы насосов.

187

hдоп Рпов Рнас / g hкр hГ - максимальная высота подъема жидкости (столб) без развития кавитации.

g =9,8 м / с 2 - ускорение свободного падения Рнас - давление насыщения Рпов - давление на поверхности жидкости

hГ - сумма гидростатических потерь

При перемешивании кипящей жидкости Рпов Рнас 0 , поэтому: hдоп hкр hГ

При перемешивании кипящей жидкости или жидкости при температуре насыщения насос должен работать с определенным подпором. Поэтому насос устанавливается на самой низкой отметке.

128. Параллельное и последовательное соединение насосов. Условия устойчивой работы насосной установки.

Рассмотрим совместную работу насосов на общую сеть.

Если при параллельной работе насосов характеристики насосов и их ветви одинаковы, то говорят о симметричном включении насосов.

При несимметричном включении насосов для нахождения рабочей точки используют приведение к определенной точке характеристики насосов и сети. Приведенная характеристика в точке называется зависимость напора от расхода.

	hАП		Р	А	hБП		РБП	hCП		РСП

hАБП находится сложением характеристик напора А и Б при постоянном h. QАБ QА QБ , но параллельным включением двух одинаковых насосов нельзя добиться удвоения подачи.

При последовательном включении насосов используют непосредственно характеристики насосов и сети.

188

hАБ hА hБ

Включением	двух	насосов
последовательно	нельзя	добиться
удвоения напора.

Устойчивая работа насоса достигается недопущением в нем кавитации и регулированием подачи при его работе в сети.

189

129. Процесс дросселирования. Температура инверсии. Выбор регулирующего органа.

Рассмотрим процесс адиабатного дросселирования.

Адиабатным дросселированием называется необратимый переход рабочего тела от высокого давления к низкому без теплообмена и совершения полезной работы. Эффект дросселирования проявляется при взаимодействии потока газа в канале с местным сопротивлением.

Для адиабатического расширения получим изменение энтальпии:

i1 i2 22 12 / 2

При единичном сечении трубы изменением скорости можно пренебречь. Следовательно:

i1 i2 P2 P1 V2 V1 S2 S1

Опытным путем было установлено, что в результате дросселирования изменяется температура газа – эффект Джоуля-Томсона.

Имеет место только для реальных газов и паров. Температура идеального газа не изменяется.

Различают интегральный и дифференциальный дроссель-эффект. Дифференциальный:

190