Тепловой расчет турбины К-14-41 номинальной мощностью 14 МВт

Тепловой расчет турбины К-14-41

Задано:

1.  Номинальная мощность – 14 МВт

2.  Начальные параметры пара:  Р_○=40 бар, t_○=363°С

3.  Давление пара в конденсаторе - Р_к=0,04 бар

4.  Температура питательной воды - t_пв=160°С

5.  Давление пара в деаэраторе - Р_д=4,0 бар

6.  Число оборотов турбины – n=3000 об/мин.

7.  Относительный внутренний КПД проточной части турбины η_oi=0,8

Предварительный расчет турбины.

1.  Построение ориентировочного рабочего процесса турбины.

1.1.  По известным начальным параметрам пара определяем энтальпию в начале процесса расширения пара в турбине h_о=3124 кДж/кг (точка А_о)

1.2.  Для определения энтальпии пара в конце изоэнтропийного процесса расширения пара определим давление пара за последней ступенью турбины с учетом потерь давления в выхлопном патрубке (потери на выхлопе). Для конденсационных турбин

                        , кПа,                                                (2)

где Р_к – давление в конденсаторе;

      С_{2 выхл} – скорость пара в выхлопном патрубке принимается в пределах 70-120 м/с;

        - коэффициент, величина которого зависит от конструкции патрубка.

Средние значения =0,07-0,10.

                       = 0,043 кПа,                           (2)

          Энтальпия пара за последней ступенью турбины h'_к=2012 кДж/кг

1.3.  Располагаемый теплоперепад на турбину Н^т_о= h_о- h'_к= 3124-2012=1112 кДж/кг

1.4.  Найдем действительный теплоперепад на проточную часть турбины:

  Н^т_i= Н^т_о× η_oi=1112×0,8=890 кДж/кг

 1.5. Тогда действительное теплосодержание пара за последней ступенью турбины будет:

 h'^д_к= h_о- Н^т_i=3124-890= 2234 кДж/кг

 1.6. Определяем давление пара перед соплами первой ступени (потери давления в стопор-ных и регулирующих клапанах составляют 5%)

 Р'_○=0,95× Р_○=0,95×40=38 бар

 1.7. По известным данным (h_о= 3124 кДж/кг и Р'_○=38 бар) определяем точку А' – начало рабочего процесса в турбине и точку В (h'^д_к=2234 кДж/кг и Р'_к=0,043 кПа) – конец процесса. Соединив эти точки прямой получим ориентировочный процесс работы пара в турбине (рис. 1)

 1.8. По исходным данным Р_к и Р_д из (Л-3) находим t_к=30,2°С и t_д=143,6°С

 1.9. На основании трех узловых точек: t_к=30,2°С – температура конденсата в конденсаторе, t_д=143,6°С – температура воды за деаэратором и t_пв=160°С – температура питательной воды перед котлом предусматриваем регенеративный подогрев конденсата в трех подогревателях низкого давления (ПНД), в деаэраторе (Д) и догрев до t_пв в одном подогревателе высокого давления (ПВД). В каждом ПНД конденсат нагревается на 30°С и в деаэраторе на 24,6°С. Принципиальная тепловая схема паротурбинной установки приведена на рис. 2.

С учетом вышесказанного температура конденсата в линии основного конденсата за каждым ПНД будет:

-  за ПНД-1 - 59°С

-  за ПНД-2 - 89°С

-  за ПНД-3 - 119°С.

С учетом незначительного нагрева воды в питательном насосе, температура питательной воды перед ПВД составит 145°С

1.10. Определяем давление пара в отборах исходя из условия, что в поверхностных пароводяных регенеративных подогревателях вода должна нагреваться до температуры, равной температуре насыщения греющего пара минус величину недогрева (принимаем недогрев на ПНД - 4°С, на ПВД - 2°С). С учетом недогрева температура конденсата греющего пара составит:

ПНД-1   59+4=63°С

ПНД-2   89+4=93°С

ПНД-3  119+4=123°С

ПВД       160+2=162°С

1.11. По температуре насыщения из (Л-3) определяем давление пара в отборах. Потери давления от турбины до подогревателей не учитываем:

первый отбор Р₁=6,5 бар

второй отбор  Р₂=2,18 бар

третий отбор   Р₃=0,785 бар

четвертый отбор Р₄=0,228 бар

1.12. Полученные значения давления в отборах нанесем на h-S процесс расширения пара в турбине. В точках пересечения линии состояния пара в турбине А'В (см. рис. 1) с изобарами в отборах находим энтальпию пара каждого отбора:

h₁  =  2834 кДж/кг

h₂ = 2676 кДж/кг

h₃=2548 кДж/кг

h₄ = 2410 кДж/кг

1.13. Энтальпию кондесата греющего пара каждого отбора определим по давлению отбора на линии насыщения (Л-3):

первый отбор          h_др1=684,2 кДж/кг

второй отбор           h_др2=516,5 кДж/кг

третий отбор           h_др3=389,6 кДж/кг

четвертый отбор     h_др4=263,7 кДж/кг

1.14. В схеме регенерации предусматриваем направление конденсата греющего пара ПВД в деаэратор, ПНД-1 – через гидрозатвор в конденсатор. Конденсат ПНД-3 сливается в ПНД-2 и затем сливным насосом подается в линию основного конденсата между ПНД-2 и ПНД-3 (см. рис.2).