Проект паровой турбины: Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине "Энергетические машины", страница 2

Для противодавленческой турбины задаются:

-  давление пара перед стопорным клапаном Р₀, МПа (бар);

-  температура пара перед стопорным клапаном t₀, ^оС;

-  давление пара на выходе из турбины Р_к, МПа (бар);

-  электрическая мощность N_эл , кВт;

-  частота вращения n,  с^-1;

-  тип регулирующей ступени.

Для цилиндра высокого давления паровой турбины, дополнительно к трем первым пунктам, задаются прототип турбины и расход пара на турбину              G, кг/с. Частота вращения и тип регулирующей ступени принимаются по прототипу.

Часть I.   Тепловой расчет паровой турбины

1. Определение термодинамических параметров пара при расчетах турбины

При расчетах процессов расширения пара может быть использована одна из следующих методик или их комбинация:

- расчет с использованием стандартных h, s-диаграмм для водяного пара;

- расчет с использованием таблиц термодинамических свойств воды и водяного пара;

- расчет с использованием уточненных уравнений состояния воды и водяного пара, применяемых для машинных расчетов и обеспечивающих точность согласно таблицам свойств водяного пара;

- расчет по формулам, основанным на теории идеального пара;

- расчет по упрощенным зависимостям свойств водяного пара.

Ранее на турбостроительных заводах для расчетов использовались            h, s-диаграммы, выполненные в крупных масштабах. Мелкомасштабные диаграммы не позволяют выполнить расчеты с необходимой точностью.

В настоящее время на заводах и в других проектных организациях свойства и параметры водяного пара рассчитываются с использованием ЭВМ по точным аналитическим зависимостям. Однако эти зависимости достаточно сложны, и расчеты по ним трудоемки.

Расчеты процессов в турбине с использованием таблиц свойств пара также достаточно трудоемки и не очень удобны для расчетов на ЭВМ.   

Методика, основанная на теории идеального пара не всегда обеспечивает необходимую точность даже в области перегретого пара, т.к. газовая постоянная R для водяного пара зависит от давления и температуры. При переходе процесса в область влажного пара эта методика приводит к очень существенным и часто недопустимым ошибкам.

Для курсового проектирования, учитывая, что проектируемая турбина или цилиндр работает на перегретом паре, наиболее применима комбинация методик расчетов с использованием как теории идеального пара, так  и по приближенным формулам. В отдельных случаях, например для определения температуры пара, целесообразно использование таблиц термодинамических свойств воды и водяного пара.  При расчетах предлагается использовать следующие зависимости.

1.1. Располагаемый теплоперепад  при расширении от давления   до    определяется по формуле

,                  (1.1)       где – показатель адиабаты, приближенно может быть принят для перегретого пара равным 1,3.

1.2. Давление  в конце процесса расширения от давления и при заданном располагаемом теплоперепаде определяется так:

 .                              (1.2)

1.3. Удельный объем пара vпри заданных значениях энтальпии  и давлении  определяется по формуле

.                         (1.3)

1.4. Температура пара при заданных значениях энтальпии  и давлении определяется по таблицам.

1.5. Параметры торможения (давление и удельный объем заторможенного потока)  и   при заданных параметрах потока  и   и скорости потока , не превышающей 150 м/с, могут быть определены следующим образом:

,                                           (1.4)

.                                               (1.5)

Размерность входящих в формулы (1.1) - (1.5) параметров:   – МПа;             –  м³/кг;   и – кДж/кг;  – м/с.

2. Построение предполагаемого процесса  паровой   турбины          в   h, s-диаграмме

Для определения расхода пара на турбину (мощности цилиндра) и определения числа ступеней необходимо построить предполагаемый тепловой процесс турбины (цилиндра).