Достоинства многоступенчатой турбины

4. В результате деления проточной части на отдельные цилиндры появляется возможность промежуточной сепарации и перегрева пара с целью обеспечения допустимой влажности в конце процесса расширения.

Перегрев осуществляется паром первого отбора и острым паром.

55. Потери на впуске и выхлопе турбины

56. Внутренняя, эффективная, электрическая мощность и КПД турбины.

Мощность турбогенератора.

- расход пара на турбину;

- располагаемый тепловой перепад турбины;

В результате потерь на впуске и выхлопе тепловой перепад проточной части уменьшается и соответствует величине .

Внутренняя мощность турбины

Вследствие утечки через ПКУ, расход пара через проточную часть

Потери давления и потери через уплотнение можно учесть следующими коэффициентами:

; .

Внутренняя мощность турбины:

- КПД проточной части.

Эффективная мощность турбины

Ротор турбины опирается на подшипники, в которых имеют место потери на трение.

Поэтому эффективная мощность турбины, т. е. мощность, которая передается генератору, меньше внутренней мощности на величину механических потерь

- мощность, затраченная на преодоление механических потерь.

Механический КПД (определяется экспериментально)

Эффективная мощность

_{Эффективный КПД}

Электрическая мощность турбогенератора

В электрическом генераторе имеют место потери при преобразовании механической мощности в электрическую.

Электрическая мощность турбогенератора

Относительный электрический КПД турбогенератора.

-

Учитывает потери при преобразовании потенциальной энергии пара, поступающего в турбину, в электрическую энергию.

Абсолютный КПД турбогенератора

Для определения абсолютного КПД турбогенератора электрический КПД нужно умножить на термический КПД цикла.

57. Коэффициент использования энергии выходной скорости. Располагаемая энергия ступени

- коэффициент использования энергии выходной скорости предыдущей ступени.

_{при условии, что ,}

_{Располагаемая энергия ступени многоступенчатой турбины}

В связи с тем, что в ступени многоступенчатой турбины часть энергии выходной скорости используется в последующей ступени, эта часть не считается потерянной в данной ступени.

Поэтому для определения КПД ступени вводится понятие располагаемой энергии ступени Е₀.

Располагаемая энергия первой ступени турбины:

- доля энергии выходной скорости ступени, которая теряется.

Располагаемая энергия промежуточной ступени:

.

Располагаемая энергия последней ступени: .

58. Эффект и коэффициент возврата теплоты

4. В многоступенчатых турбинах имеет место эффект возврата теплоты, который заключается в том, что вследствие потерь в предыдущей ступени параметры перед следующей ступенью несколько возрастают, следовательно, возрастает и тепловой перепад этой ступени.

В результате сумма тепловых перепадов всех ступеней будет больше располагаемого теплового перепада турбины в целом.

Указанное увеличение теплового перепада турбины оценивается коэффициентом возврата теплоты α.

Коэффициент возврата теплоты.

Изобразим процесс расширения в турбине в ТS – диаграмме:

- отображает изоэнтропийный процесс расширения в турбине.

Располагаемый тепловой перепад турбины H₀ эквивалентен площади и равен сумме располагаемых тепловых перепадов ступеней.

_{Тепловой перепад первой ступени эквивалентен площади} , второй - и т. д.

Коэффициент возврата теплоты

Действительный процесс расширения в турбине представляется линией :

Соответственно в

1 ступени - ;

во 2 ступени - ;

в 3 ступени - ;

в 4 ступени - .

коэффициент возврата теплоты

Потеря энергии в

1 ступени эквивалентна площади .

Эта потеря вызывает повышение температуры перед 2 ступенью.

В результате, тепловой перепад 2 ступени увеличивается. При расширении без потерь он составляет , то в реальном процессе , т. е.

_{, где} .

- это увеличение теплового перепада 2 ступени, которое вызвано переходом в теплоту некоторой части потерь энергии 1 ступени.

Коэффициент возврата теплоты

Аналогично для 3 и 4 ступеней:

В результате, располагаемый тепловой перепад всех ступеней будет равен не , а .

Коэффициент возврата теплоты

Сумма всех потерь соответствует площади:

Использованный тепловой перепад турбины:

Коэффициент возврата теплоты

Для каждой ступени можно записать:

Для всей турбины:

- тепловой перепад ступени

Для турбины в целом

Если предположить, что , то _{, т.е.}

Коэффициент возврата теплоты

С другой стороны, внутренний тепловой перепад турбины:

тогда

_Отсюда

- коэффициент возврата теплоты.

КПД турбины в целом больше, чем КПД отдельно взятой ступени, на величину коэффициента возврата теплоты.

С другой стороны, коэффициент возврата теплоты определяет долю потерь энергии в ступени, которая может быть полезно использована в следующих ступенях.

Коэффициент возврата теплоты

С ледствие:

;

Для современных турбин: .

Этот коэффициент тем больше, чем больше тепловой перепад турбины.

На этапе предварительного расчета турбины коэффициент возврата теплоты определяется по формуле:

,

где - число ступеней.

- некоторый коэффициент, равный: _- для перегретого пара; _- для влажного пара; _- при переходе от перегретого пара к влажному.

59. Осевые усилия в паровых турбинах

Осевые усилия в паровых турбинах

Схема турбинной ступени

Осевые усилия в паровых турбинах

Причины возникновения осевого усилия: