Газотурбинные установки. Конструкция, динамика и прочность турбомашин (Ответы на экзаменационные вопросы и задания)

1. Как пользуясь только таблицами термодинамических свойств водяного пара определить располагаемый теплоперепад конденсационной турбины?

По начальным и конечным параметрам определить энтальпии и вычесть из начальной энтальпии конечную.

.

2. В чем принципиальная разница абсолютных КПД и относительных? Какой из них больше?

Относительный КПД больше абсолютного КПД. В абсолютных учитывается термический КПД.

Относительный КПД это отношение мощности (теплоперепада) к мощности при идеальном процессе (располагаемому теплоперепаду), а абсолютный к подведенной теплоте.

.

.

3. Чем отличается эффективная мощность турбоагрегата от электрической? Какая из них больше и на сколько?

Эффективная мощность  – мощность, на валу турбины. Электрическая  – мощность, снимаемая с клемм электрогенератора.

Электрическая мощность включает все потери на преобразование эффективной мощности с вала в электрическую энергию в электрогенераторе, поэтому она меньше эффективной.  .

4. Определите удельный расход теплоты турбоустановки в кДж/(кВт ч) при электрическом КПД, равном 0,40.

.

5. Какая идея заложена в сравнении эффективности циклов с помощью эквивалентной температуры?

Эквивалентная температура Т_экв представляет собой ту среднюю температуру подвода теплоты, при которой  

 (КПД цикла Карно при температуре подвода теплоты Т_экв)

Более эффективен тот цикл, у которого выше Т_экв, так как эффективность циклов – эффективность преобразования теплоты в работу в цикле, характеризуется КПД, чем выше Т_экв тем выше КПД цикла. Сравнивать циклы легко и наглядно.

6. Как по площадям реального цикла паротурбинной установки в T-s диаграмме определить абсолютный внутренний КПД?

– абсолютный внутренний КПД, где q1-пл.1abcde21, q2-пл.1aef321

Н_i = H₀ – пл.ef32e = (пл.1abcde21 – пл.1ae21) – пл.ef32e

7. Что такое располагаемый и использованный теплоперепады турбины?

Располагаемый теплоперепад – тот теплоперепад, который может быть превращен в работу турбиной. Использованный – тот теплоперепад, который реально был превращен в работу турбиной.

Н_i = H₀ – пл.ef32e = (пл.1abcde21 – пл.1ae21) – пл.ef32e

8. Чему примерно равны значения давления в конденсаторе p_к принимаемые при проектировании конденсационных турбин?

Рк = 3,4-4(при средней темп-ре охл. воды 10-12,) 5-8(при темп. 20-27, чаще для ТЭЦ при оборотной системе технического водоснабжения) 10-12(в отдельных случаях в странах с жарким климотом) кПа.

9. Что такое номинальная мощность турбоагрегата и в чем ее отличие для конденсационных и теплофикационных турбин?

Номинальная мощность турбоагрегата – мощность турбоагрегата, указанная изготовителем, при которой турбина может работать неограниченное количество времени, не превышающее срок службы, при номинальный основных параметрах.

Номинальная (максимальная) мощность для К-турбин это мощность при полностью открытых регулирующих клапанах и номинальных параметрах и чистой проточной части.

Для Т-турбин – это наибольшая мощность, которую турбина должна длительно развивать при определенных давлениях пара в отборах. Для теплофикационных турбин отдельно указывается еще и максимальная мощность, которая развивается при выключенных отопительных отборах.

10. Почему повышение температуры свежего пара приводит к повышению экономичности цикла?

Так как увеличивается эквивалентная температура подвода теплоты к рабочему телу, а значит и растет термический КПД цикла.

Рост температуры свежего пара приводит к росту степени сухости пара (сдвиг точки е вправо), следовательно растет

Эффективность цикла характеризуется: , значит с ростом температуры свежего пара повышается и экономичность цикла.

11. Чем объясняется ограничение в повышении температуры свежего пара? Почему в последние годы эта температура несколько снизилась?

Повышение температуры свежего пара происходило вплоть до 565 ⁰С, это ограничение объясняется использованием перлитного класса сталей, хотя существуют опытные установки на 650 ⁰С на аустенитном классе сталей, повышение экономичности не покрывает значительного удорожания, накладываемого использованием подобных сталей. Таким образом, ограничения объясняются предельными температурами нормальной работы используемых сталей.

В последние годы температуры была снижена с 565 ⁰С до 540 ⁰С из соображений обеспечения необходимого ресурса (времени работы сталей при тех нагрузках, на которые они рассчитаны, с ростом температуры это время уменьшается)

12. Почему при T₀ = const имеется оптимум по давлению свежего пара и дальнейшее увеличение давления сопровождается снижением экономичности цикла?

Как видно из T-S диаграммы с повышением давления растет эквивалентная температура, а значит расчет термический КПД, однако при повышении давления при постоянной температуре возрастает влажность в конце процесса расширения пара в турбине, что влечет снижение внутреннего КПД, следовательно, экономичность цикла будет расти с повышением давления до определенного предела.