Программа дисциплины "Паровые и газовые турбины тепловых и атомных электростанций". Учебный план

ПРОГРАММА

дисциплины "Паровые и газовые турбины ТЭС и АЭС".

Учебный план

Лекции                                              5 семестр – 34 часа,   6 семестр – 34 часа

Практические занятия                     5 семестр – 17 часов, 6 семестр – 34 часа

Курсовой проект                              6 семестр, дифференцированный зачет

Объём самостоятельной работы –   часов

Экзамены                                           5, 6 семестры

1. ВВЕДЕНИЕ

Цель дисциплины – дать студенту понимание процессов преобразования энергии в турбине, теоретические и практические знания по работе основных узлов турбины, ознакомить с конструкциями современных турбинных установок.

Дисциплина опирается на материал дисциплин, изученных ранее студентами, в первую очередь “Технической механики”, “Термодинамики”, “Гидроаэромеханики”. Материал курса является базовым для последующих дисциплин специальности.

2. СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИЙ

2.1. Пятый семестр

2.1.1. Схемы и циклы паротурбинных установок (ПТУ)

Паровая турбина как элемент паротурбинной установки. Идеальный и реальный цикл ПТУ (цикл Ренкина). Система коэффициентов полезного действия (КПД) ПТУ. Основные технико–экономические и эксплуатационные показатели турбоустановок. Влияние параметров пара на абсолютный и относительный КПД. Промежуточный перегрев пара. Целесообразность и способы комбинированной выработки электроэнергии и теплоты. Регенеративный подогрев питательной воды. Обозначения паровых стационарных турбин для привода электрогенераторов. Основные турбостроительные заводы, изготавливающие стационарные паровые турбины.

2.1.2. Основные уравнения теории лопаточных машин

Ступень лопаточной машины. Общие сведения о течении рабочего тела (РТ) в ступени лопаточной машины: решетка профилей; абсолютное, переносное и относительное движения в лопаточной решетке; треугольники скоростей; параметры торможения в абсолютном и относительном движении. Универсальные уравнения механики сплошной среды и термодинамики, применяемые в лопаточных машинах и основные допущения при их использовании. Уравнение моментов количества движения и специфика его применения в лопаточных машинах – основное уравнения теории лопаточных машин: уравнение Эйлера. Уравнения неразрывности, количества движения, энергии в механической и тепловой формах, состояния РТ.

2.1.3. Турбинные решетки

Геометрические характеристики турбинных решеток: сопловой и рабочей. Типы решеток профилей. Распределение давления по обводу профиля решетки. Способы оценки потерь. Потери энергии при обтекании турбинных решеток. Коэффициенты расхода сопловых и рабочих решеток. Углы выхода потока из лопаточных решеток. Расширение РТ в косом срезе. Обобщенные аэродинамические характеристики. Течение влажного пара в турбинных решетках.

2.1.4. Турбинная ступень

Преобразование энергии в осевой турбинной ступени. Степень реактивности. Активные и реактивные ступени. Удельная работа РТ. Уравнение энергии для рабочей решетки в абсолютном и относительном движении. Потери в проточной части ступени. Относительный лопаточный КПД. Оптимальные значения u/с_ф. Ступени скорости. Парциальный подвод РТ. Дополнительные потери. Относительный внутренний КПД. Потери от утечек в ступени. Процесс расширения РТ в решетках турбинной ступени в h-s диаграмме.

2.1.5. Многоступенчатые трбины

Рабочий процесс многоступенчатой паровой турбины. Коэффициент возврата тепла. Предельная мощность однопоточной турбины. Пути увеличения мощности однопоточной турбины. Сетка расхода пара через турбинную решетку. Переменный режим работы. Способы изменения расхода свежего пара. Дроссельное парораспределение. Сопловое парораспределение. Внешнее и внутреннее обводное парораспределение. Регулирование мощности турбины способом скользящего давления. Влажно - паровые турбины атомных электрических станций (АЭС). Отличия турбин насыщенного пара АЭС от турбин тепловых электрических станций, работающих на перегретом паре.

2.2. Шестой семестр

2.2.1. Диаграммы режимов паровых турбин

Схемы теплофикационных турбин. Понятие диаграммы режимов. Диаграмма режимов турбины с противодавлением. Диаграмма режимов турбины с одним регулируемым отбором пара. Диаграмма режимов турбины с двумя регулируемыми отборами пара. Диаграмма режимов турбины с двумя отопительными отборами пара.

2.2.2. Схемы и циклы газотурбинных установок (ГТУ).

Цикл простой ГТУ открытого типа. Изоэнтропийные КПД компрессора и турбины. Характеристики цикла ГТУ: удельная полезная работа, КПД, коэффициент полезной работы, удельный расход. Цикл ГТУ с регенерацией тепла. Влияние параметров РТ, КПД машин, механических потерь и утечек на характеристики ГТУ. Стехиометрический коэффициент и коэффициент избытка воздуха. Определение коэффициента избытка воздуха ГТУ на основе баланса энергии. Расчет тепловой схемы ГТУ открытого типа. Замкнутые ГТУ. Преимущества и недостатки замкнутых ГТУ по сравнению с ГТУ открытого типа. Области применении ГТУ. Характеристики турбомашин ГТУ. Подобные режимы работы. Приведенный расход турбомашин. Приведенные обороты турбомашин.

2.2.3. Основные элементы ГТУ.

Камера сгорания. Назначение, устройство и принципы организации рабочего процесса в камере сгорания. Турбулизация потока и подготовка топлива. Стабилизация фронта пламени. Разделение камеры сгорания на две зоны. Тепловой расчет камеры сгорания.