1. Определение номинальной мощности цвд

Мощность определяется по формуле

МВт, формула (I.1) [1],

где G – расход пара на ЦВД проектируемой турбины (200 кг/с),

H₀ – располагаемый тепловой перепад ЦВД проектируемой турбины, КДж/кг,

η_оi – внутренний относительный КПД ЦВД проектируемой турбины по рис.I-2 [1],

η_M – механический КПД агрегата, по рис.I-3 [1],

η_Г – КПД электрического генератора, по рис. I-4 [1].

На пересечении изобары Р_о=12.8 МПа и изотермы t_o=540 °С (по [1] стр.278) находится начальная точка О процесса и энтальпия ho. Располагаемый теплоперепад. Но турбины измеряется по изоэнтропе S₀ между изобарами Р_о и Р_к

По начальным параметрам Р_о = 12.8 МПа; t_o = 540 °С → S₀=6.62 кДж/кг,

h_o =3460 кДж/кг и конечному давлению Р_к =2.3 МПа (по [1] стр.278) и S₀=6.62 кДж/кг → h_К =2955 кДж/кг. Тогда

H₀= h_o - h_К = 3460-2955=505 кДж/кг.

Произведение можно принять равным 0.8.

Тогда

МВт

2. Построение ориентировочного процесса расширения пара в h,s- диаграмме.

Потери давления на впуске от дросселирования в клапанах турбины смещает начальную точку состояния пара вправо. Т.о., изобара Р₀':

Р₀' =0,95*P₀ =0.95·12.8=12.16 МПа (формула I.2 [1]),

где Р_о - давление перед стопорным клапаном, МПа.

Располагаемый теплоперепад уменьшается до Но': H₀' = h₀-h_K'

Давление за последней ступенью турбины с учетом потери давления в выхлопном патрубке:

Р_к' =Р_к(1+*),(формула I.3 [1]), где

λ=0.075 – конструктивный коэффициент (коэффициент местного сопротивления патрубка);

С_2z=50 м/с – скорость за последней ступенью противодавленческой турбины (ЦВД турбины). См. пояснения к формуле I.3 [1].

Р_к'=2.3·(1+0.075·(50/100)²)=2.34 МПа

Находим параметры в т.О' (см. рис.1): по Р₀'=12.16 МПа и h₀=3460 кДж/кг → S₀'=6.64 кДж/кг, по S₀' и Р_к' → h_K'=2971 кДж/кг.

Тогда

H₀' = h₀-h_K'=3460-2971=489 кДж/кг

Выбор типа и располагаемого теплоперепада регулирующей ступени.

Принимаем регулирующую ступень одновенечной по величине теплового перепада на регулирующую ступень 70-100кДж/кг и по прототипу. Выбираем тепловой перепад регулирующей ступени Hрег=90 кДж/кг (см. задание).

Внутренний относительный КПД регулирующей ступени по формуле I.4 [1]:

, где

Р₀' – давление пара перед регулирующей ступенью, МПа;

v₀' – уд. объем пара перед регулирующей ступенью, °С;

G – расход пара, кг/с.

Внутренний тепловой перепад регулирующей ступени:

h_i^РС= h₀^РС· η_0i^РС=90·0.81=73 кДж/кг

Энтальпия пара на выходе из регулирующей ступени (в т.2' на рис.1):

h₂^РС= h₀- h_i^РС=3460-73=3387 кДж/кг

Сначала находим параметры пара в точке 2 (см. рис.1): по S₀'=6.64 кДж/кг и h₀₂^РС= h₀- Н₀^РС=3460-90=3370 кДж/кг → Р₂^РС=9.33 МПа; по Р₂^РС=9.33 МПа и h₂^РС=3387 кДж/кг → S₂'=6.66 кДж/кг.

Проведя из точки 2' изоэнтропу до пересечения с изобарой P_К', находим точку 3 и теплоперепад на нерегулируемые ступени:

по S₂'=6.66 кДж/кг и P_К'=2.29 МПа → h₃=2995 кДж/кг. Тогда

Н₀^НС= h₂^РС – h₃=3400-2995=405 кДж/кг

Внутренний относительный КПД нерегулируемых ступеней по формуле I.11 [1]:

, где

, где G₁, G₂ - расход на входе и выходе из ЦВД, G₁=G₂= G_ср=200 кг/с;

, где v₁, v₂ – удельный объем на входе и выходе из ЦВД в т.2^I и 3 соответственно.

v₁=0.036 м³/кг, v₂=0.11 м³/кг, тогда м³/кг.

Тогда внутренний относительный КПД нерегулируемых ступеней:

Внутренний теплоперепад нерегулируемых ступеней:

=4050.87=352 кДж/кг

Откладывая Н_i^НС´ в точке 2´, находим энтальпию пара за последней ступенью (точка 4):

=-=3387-352=3035 кДж/кг

Потеря с выходной скоростью последней ступени

=(50)²=2 кДж/кг

Откладывая потерю с выходной скоростью вверх от точки 4, находим энтальпию пара за турбиной (точка 5):

=+=3035+2=3037 кДж/кг

Точку 7 можно построить, отложив от точки 5 вниз потерю с выходной скоростью патрубка:

∆h_ВП=ζ_ВП·С_2Z²/2=0.5∙10^-3·50²/2=2 кДж/кг.

h₂^´=3048 кДж/кг

Использованный теплоперепад всей турбины

= h₀-=3460-3037=423кДж/кг

Внутренний относительный КПД турбины по формуле I.14 [1]:

=/Н₀=423/505=0.838

Процесс расширения пара в h, s-диаграмме показан на рис.1.

Точка 0:

Ро=12.8 МПа; ho = 3460 кДж/кг; S₀=6.62 кДж/кг

V₀ = 0.027 м³/кг; to =540 °С;

Точка 0^′:

P₀^РС = 12.16 МПа; h = 3460 кДж/кг; S=6.64 кДж/кг; V = 0.03 м³/кг; to =538 °С

Точка 1:

Ро1=9.6 МПа; ho1 = 3379 кДж/кг; S₀₁=6.64 кДж/кг; V₀₁ = 0.035м³/кг; to1 =505°С;

Точка 2:

Р₂^РС =9.33 МПа; h = 3370 кДж/кг; S =6.64 кДж/кг;V = 0.0355 м³/кг; t =500°С;

Точка 2′:

Р₂^РС =9.33 МПа; h = 3387 кДж/кг; S =6.66 кДж/кг; V = 0.036 м³/кг; t =507°С

Точка 3

Р_2t =2.34 МПа; h_2t = 2982 кДж/кг; S_2t =6.66 кДж/кг; V_2t = 0.11 м³/кг; t_2t =291°С;

Точка 4 (параметры за последней ступенью):

Р_2Z =2.34 МПа; h_2Z = 3035 кДж/кг; S_2Z =6.75 кДж/кг; V_2Z = 0.113 м³/кг; t_2Z =314 °С;

Точка 5 (параметры за турбиной):

Р_к =2.3 МПа; h _к = 3037 кДж/кг; S _к =6.76 кДж/кг; V _к = 0.114 м³/кг; t _к =315°С;

Точка 7:

Р₇ =2.3 МПа; h _к = 3035 кДж/кг; S _к =6.75 кДж/кг; V _к =0.113 м³/кг; t _к =314°С

Процесс расширения пара в h, s-диаграмме показан на рис.1.