- •А.С. Гнеушев
- •Введение
- •1 Принципиальная тепловая схема энергоблока тэс и назначение ее элементов
- •2 Пример расчета тепловой схемы энергоблока
- •2.1 Исходные данные
- •2.2 Подбор прототипа и составление принципиальной тепловой схемы
- •2.3 Построение процесса расширения пара в турбине в is – диаграмме
- •2.4 Определение параметров в регенеративных отборах, подогревателе и турбоприводе
- •2.5 Составление тепловых балансов подогревателей и определение долей отборов
2.3 Построение процесса расширения пара в турбине в is – диаграмме
Построения в is-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 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:
По начальным параметрам Ро и to 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 Ро', приняв потери давления в паровпускных органах ∆Р=0,03Ро из рекомендуемого диапазона ∆Р =(0,03–0,05)Ро :
∆Р = 0,03 · 24,5 = 0,735 МПа;
Ро' = Ро – ∆Р = 24,5 – 0,735 = 23,765 МПа.
3. Считая процесс дросселирования в паровпускных органах изоэнтальпийным, строим его в is-диаграмме отрезком горизонтали до пересечения в точке О' с изобарой Ро' = 23,765 МПа. Затем определяем to' = 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 hoр.с=100 кДж/кг из рекомендуемого для расчета диапазона hoр.с=80–120 кДж/кг; относительный внутренний КПД ступени принимаем равным ηоiр.с=0,72 из рекомендуемого для расчета диапазона ηоiр.с = 0,68 – 0,74.
Действительный теплоперепад, срабатываемый в регулирующей ступени,
hiр.с = hoр.с · ηоiр.с = 100 · 0,72 = 72 кДж/кг.
Для построения процесса расширения пара в регулирующей ступени из точки 0' is-диаграммы по вертикали откладываем отрезок, равный hoр.с = 100 кДж/кг.
Точка вертикали 1ид, в которой
i1ид = iо – hoр.с =3406–100 = 3306 кДж/кг,
определяет изобару давления за регулирующей ступенью: Pр.с = 17,3 МПа.
Откладывая из точки 0' на этой же вертикали отрезок, равный hiр.с = 72 кДж/кг и проводя через конец его изоэнтальпу i1= iо – hiр.с = =3406–72=3334 кДж/кг до пересечения с изобарой Pр.с = 17,3 МПа, получаем точку 1, соответствующую окончанию действительного (с учетом потерь) процесса расширения пара в регулирующей ступени. В точке 1
P1 = Pр.с = 17,3 МПа, i = 3334 кДж/кг, t1 = 515 °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 = Ро = · 24,5 = 4,08МПа.
6. Строим изоэнтропный процесс расширения пара в ЦВД. Опуская вертикаль из точки 1 до пересечения с изобарой P'пп = 4,08 МПа в точке 2ид, находим i2ид = 2942 кДж/кг и располагаемый теплоперепад в ЦВД:
hoЦВД = i1 - i2ид = 3334 – 2942 = 392 кДж/кг.
Рис.2 Процесс расширения пара в турбине и трубоприводе в is-диаграмме
7. Задаемся величиной относительного внутреннего КПД ЦВД ηоiЦВД = 0,81 из рекомендуемого диапазона ηоiЦВД=0,80–0,83 и определяем действительный теплоперепад, срабатываемый в ЦВД:
hiЦВД = hoЦВД ηоiЦВД = 392 · 0,81 = 317,5 кДж/кг.
8. В is-диаграмме находим точку 2, соответствующую окончанию действительного процесса расширения в ЦВД, как точку пересечения изоэнтальпы i2= i1 – hiЦВД = 3334 – 317,5 = 3016,5 КДж/кг с изобарой давления за ЦВД P'пп = 4,08 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 = 0,9P'пп = 0,9 · 4,08 = 3,67 МПа.
По давлению P''пп = 3,67 МПа и заданной температуре промперегрева tп.п = 570°С определяём на is-диаграмме точку 3, соответствующую состоянию пара перед ЦСД. В точке 3 i3 = 3608 кДж/кг.
Давление на входе в проточную часть ЦСД РвхЦСД определяется как разность давления P''пп на входе в ЦСД и потерь давления ∆РвхЦСД в дроссельно-отсечных клапанах перед ЦСД, которые принимаются равными ∆РвхЦСД =0,025P''пп из рекомендуемого диапазона ∆РвхЦСД = (0,02–0,03)P''пп
Точка 3', соответствующая состоянию пара на входе в проточную часть ЦСД, определяется пересечением изоэнтальпы i3 = 3608 кДж/кг с изобарой РвхЦСД = 3,58 МПа, t3 = 569°С.
Выбираем давление на выходе из ЦСД Р4, равное давлению Рпер.тр на входе в перепускные трубы из ЦСД в ЦНД: Р4 = Рпер.тр = 0,23 МПа из рекомендуемого диапазона Рпер.тр = 0,20 - 0,25 МПа.
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 i4ид = 2824 кДж/кг.
Определяем располагаемый теплоперепад в ЦСД
h0ЦСД = i3 – i4ид = 3608 – 2824 = 784 кДж/кг.
16. Задавшись относительным внутренним КПД ЦСД ηоiЦСД = 0,91 из рекомендованного диапазона ηоiЦСД = 0,9 – 0,92, определяем действительный теплоперепад, срабатываемый в ЦСД:
hiЦСД = h0ЦСД ηоiЦСД = 784· 0.91 = 713 кДж/кг.
17. Находим в is-диаграмме точку 4, соответствующую окончанию действительного процесса расширения в ЦСД, как точку пересечения изоэнтальпы i4 = i3 – hiЦСД = 3608 – 713 = 2895 кДж/кг с изобарой P4 = 0,23 МПа.
Строим действительный процесс расширения пара в ЦСД, соединяя отрезком прямой линии точки 3' и 4.
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 Pк = 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 Pк = 0,004 МПа. В этой точке i5ид = 2260 кДж/кг.
Располагаемый теплоперепад в ЦНД:
h0ЦНД = i4 – i5ид = 2895 – 2290 = 635 кДж/кг.
Задаемся относительным внутренним КПД ЦНД ηоiЦНД= 0,78 из рекомендуемого диапазона ηоiЦНД = 0,75–0,80 и определяем действительный теплоперепад, срабатываемый в ЦНД:
hiЦНД = h0ЦНД ηоiЦНД = 635 0,78 = 495 кДж/кг.
22. Находим в is-диаграмме точку 5, соответствующую окончанию действительного процесса расширения в ЦНД, как точку пересечения изоэнтальпы i5 = i4 – hiЦНД = 2895 – 495 = 2400 кДж/кг с изобарой Pк = 0,004 МПа. Степень сухости в этой точке х5 = 0,936.