Учебно-методический комплекс дисциплины "Турбины тепловых и атомных электрических станций" (Рабочая программа дисциплины. Учебно- и организационно-методическое обеспечение курса)

Наименование

дисциплины

Сем.

Наименование раздела

(темы)

Основные определения, теоремы и т.д.

1

2

3

4

Гидроаэромеханика

Гидравлика

Гидродинамика

Аэродинамика

Гидростатика

Весь раздел

-"-

-"-

-"-

Теоретические основы теплотехники

6,7

Термодинамика

Теплопередача

Тепломассообмен

Весь раздел

-"-

-"-

Теоретическая механика

2,3

Произвольная система сил

Центр тяжести

Кинематики точки

Формула Эйлера

Сложное движение твердого тела

Дифференциальное уравнение движения

Относительное движение

Работа силы. Принципы возможных перемещений

Уравнение Лагранжа. Общие теоремы динамики

Весь раздел

-"=

-"-

-"-

-"-

-"-

-"-

-"-

-"-

Прикладная механика

5,6

Геометрические харак-ки поперечных сечений

Теория прочности. Сложное сопротивление

Деформации и перемещения. Аналитические и энергетические методы определения их

Статически неопределимые задачи. Устойчивость сжатых стержней. Динамические задачи

Передачи механической энергии

Валы и оси. Опоры валов и осей. Муфты приводов. Соединения. Торцевые и лабиринтны уплотнения

Весь раздел

-"- -"-

-"-

-"-

-"-

-"-

Материаловедение

3

Основные свойства конструкционных материалов и их классификация.

Теория сплавов. Легированные стали. Конструкционные стали. Инструментальные стали.

Стали и сплавы с особыми физическими свойствами

Весь раздел

Весь раздел Весь раздел

Виды учебной работы

Сем.

Объемы учебной работы

(в семестре / в неделю), ч

Объемы учебной работы в зач. ед.

Ауд.

занятия

Самост.

работа

Всего

1

2

3

4

5

6

1. Предусмотренный рабочим учебным планом объем изучения дисциплины в семестре:

– всего,

– в том числе по семестрам

7

8

119/7

68

51

81/5

46/2

35/2

200/12

114/7

86/5

5,5

3

2,5

2. По видам аудиторных занятий:

– лекции

– практические занятия

– лабораторные занятия

7

8

8

7

51/3

34/2

17/1

17/1

–

–

–

51/3

32/2

17/1

17/1

1,5

1

0,5

0,5

3. Аттестация по дисциплине:

– зачет

– экзамен

7

8

–

–

–

–

36

1

4. Итого объем дисциплины (запись в зачетную книжку):

– зачет

– экзамен

7

8

–

–

–

–

144

86

3

2,5

5. Итого трудоемкость дисциплины

–

–

–

236

6,5

Номер

темы

Наименование

темы

Содержание

1

2

3

1

Введение

Турбины и турбинные установки ТЭС и АЭС

1. Турбина как основной двигатель современной тепловой и атомной электрической станции. Принцип действия турбин. Краткий исторический очерк развития паровых и газовых турбин. Современное состояние развития турбиностроения в России и за рубежом

2. Турбинные установки ТЭС и АЭС. Конструкция типовой паровой турбины, ее основных узлов и деталей; условия работы основных деталей и элементов конструкции паровой турбины. Конструкция газовой турбины и компрессора в составе газотурбинной установки. Паротурбинная установка и её экономичность. Влияние начальных и конечных параметров пара. Промежуточный перегрев пара. Регенеративный подогрев питательной воды. Комбинированная выработка тепловой и электрической энергии.

3. Основы классификации турбин. ГОСТ на турбины, выпускаемые в России. Технико-экономических показателей мощных стационарных паровых турбин ТЭС и АЭС.

Номер

темы

Наименование

темы

Содержание

1

2

3

2

Течение пара и газа в турбинных решетках

1. Кинематика потока в турбинной ступени. Обозначение углов и скоростей. Связь между абсолютными и относительными скоростями. Одномерное течение газа. Основные уравнения течения реального рабочего тела. Течение в диффузорах. Изображение процесса в S-I диаграмме. Экономические показатели работы диффузора. Факторы, влияющие на КПД диффузора. Изоэнтропийное течение в соплах. Особенности истечения.

2. Действительный процесс расширения и течения рабочего тела. Потери энергии при реальном течении в межлопаточном канале. Характеристики профиля и решетки профилей (сопловой и рабочей). Классификация потерь. Определение коэффициентов скорости, расхода и углов выхода потока из турбинных решеток.

3

Ступень турбины. Преобразование энергии в ступени.

1. Конструктивное выполнение турбинной ступени. Преобразование энергии в турбинной ступени. Основные уравнения рабочего процесса турбинной ступени. Треугольники скорости. Силы, действующие на рабочие лопатки. Мощность, работа одного килограмма пара (газа), относительный лопаточный КПД ступени. Основные параметры турбинной ступени: скоростная характеристика, реактивность турбинной ступени, условие осевого выхода потока из рабочего колеса турбины. Зависимость лопаточного КПД активной и реактивной ступени от отношения скоростей. Баланс потерь одновенечной ступени турбины. Использование выходной энергии. Ступени скорости.

4

Внутренний относительный  КПД ступени. Особенности ступеней влажного пара турбин АЭС.

1. Внутренний относительный КПД ступени турбины. Дополнительные потери в ступени. Потери дискового трения. Потери парциального подвода. Потери от утечек в ступени. Потери, связанные с влажностью пара. Особенности течения влажного пара в решетках турбинной ступени. Внутриканальная и периферийная сепарация пара в ступени. Эрозия рабочих лопаток, эрозийный износ элементов проточной части в турбинах влажного пара для АЭС. Меры борьбы с эрозийным износом. Мероприятия для уменьшения дополнительных потерь в ступени.

2. Влияние дополнительных потерь на значение оптимального отношения скоростей. Выбор оптимального отношения скоростей для ступеней различного типа. Условия работы последней ступени конденсационной турбины при переменном давлении за ступенью.

2. Работа многоступенчатой турбины при переменном режиме. Распределение давлений и теплоперепадов в ступенях турбины при изменении расхода рабочего тела, а также его параметров.

3. Дроссельное парораспределение. Потери дросселирования конденсационной и противодавленческой турбинах. Сопловое парораспределение. Обводные клапаны в системах парораспределения.  Изменение расхода пара через турбину методом скользящего давления. Влияние изменения параметров пара и состояния проточной части на мощность и экономичность турбины.

5

Многоступенчатые турбины

Рабочий процесс в многоступенчатой турбине. Концевые уплотнения. Потери энергии в стопорном и регулирующих клапанах, во входных и выходных патрубках, в перепусковых устройствах. Механические потери турбины. Преимущества и недостатки многоступенчатой турбины. Влияние числа ступеней на эффективность проточной части турбины. Возврат тепла.

6

Работа ступени и турбины при переменном режиме

1. Работа ступени при переменном режиме. Требования высокой надежности и высокой маневренности, предъявляемые к современной турбине. Зависимость между расходом пара и параметрами пара перед и за решеткой. Степень реакции и КПД при изменении отношения скоростей ступени. 

Номер темы

Наименование темы

Объем,

час

1

2

3

1

Введение

4

2

Турбины и турбинные установки ТЭЦ и АЭС

14

3

Течение пара и газа в турбинных решетках

17

4

Ступень турбины. Преобразование энергии в ступени.

16

Итого часов в 7  семестре

51

Номер темы

Наименование темы

Объем,

час

1

2

3

1

Внутренний относительный  КПД ступени. Особенности ступеней влажного пара турбин АЭС.

10

2

Особенности ступеней влажного пара турбин АЭУ.

8

Многоступенчатые турбины

8

Работа ступени и турбины при переменном режиме

8

Итого часов в 8 семестре

34

Итого по дисциплине в целом

85

Номер

занятия

Раздел курса

Тема практических занятий

Объем,

час

1

2

3

4

1

4

1. Выбор расчетного расхода пара через ступени турбины. Теплоперепад регулирующей ступени и ее расчет. Оценка размеров первой нерегулирующей ступени и ей расчет. Оценка размеров первой нерегулирующей и последней ступеней турбины. Распределение тепловых перепадов по ступеням. Особенности детального расчета ступеней турбины.

2

2

2,5,6,8,9,11

Предельная мощность однопоточной турбины. Особенности расчета проточной части газовой турбины.

2

3

8,9

Осевые усилия в многоступенчатой турбине. Способы уравновешивания осевых усилий. Влияние конструкции и  быстроходности турбины на её экономичность и стоимость. Основы выбора конструкции многоступенчатой турбины.

2

4

4,10

Технико- экономическое обоснование принимаемых решений. Обзор конструкций многоступенчатых паровых турбин с промежуточным перегревом пара без промежуточного перегрева пара и для атомных электростанций. Обзор конструкций газовых турбин.

1

5

10

Источники шума в турбинах ТЭС и АЭС. Оценка экономической эффективности применения современных конструкций турбин.

2

6

10

Надежность работы турбины как основное требование к турбине и её эксплуатации.

2

7

4,6,10,11

Критическая частота вращения ротора. Низкочастотная вибрация роторов крупных турбин.

2

8

4

Выбор материалов для корпусов. Коробление корпусов в условиях быстрых пусков, изменение зазоров в уплотнениях при задеваниях в проточной части.

2

9

4

Диафрагмы.

2

Итого часов в 8 семестре

17

Итого по дисциплине в целом

17

Номер

работы

Наименование

работы

Содержание и цель

лабораторной работы

Объем,

час

1

2

3

4

1

Экспериментальные методы изучения работы турбин.

Изучить принципиальные особенности статических и динамических стендов, освоить методику проведения испытаний, аппаратуру (основную и вспомогательную).

2

2

Исследовать потери энергии до и сверхзвуковых сопел турбинной ступени.

1. Определить потери энергии в каналах дозвуковых сопел при различных степенях расширения газа, влияние геометрии проточной части. Определить эффективность косого среза.

2. Исследовать потери энергии сверхзвуковых сопел при различных степенях расширения газа. Определить влияние геометрических факторов на эффективность сопла, в том числе косого среза.

8

3

Исследование суммарных харак-к одноступенчатой турбины при различных способах отнесения

1. Экспериментально определить харак-ки турбины: реактивность, момент, внутренний КПД и внутреннюю мощность при различных режимах работы турбины, включая и компрессорных режим.

2. Получить экспериментальные данные в зависимости от:                           - располагаемого перепада при n = const;

- изменения частоты вращения при постоянном перепаде на турбину.

7

Итого часов в 7 семестре

17

Итого по дисциплине в целом

17

Вид занятия

Содержание самостоятельной работы

Объем,

час

1

2

3

Лекционные занятия

Подготовка к лекции (повторение материала прошлой(ых) лекции(й)), работа с литературой.

3,4

Изучение теоретических разделов

Изучение вопросов, не вошедших в рассмотрение на лекциях

14

Контрольные мероприятия

Подготовка к защите лабораторных работ

15

Контрольные мероприятия

Подготовка к тестированиям.

13,6

Итого часов в 7 семестре

46

Практические занятия

Подготовка к занятию (повторение и осмысление материала прошлой(ых) лекции(й))

4

Курсовой проект

Выполнение и подготовка к защите курсового проекта

31

Итого часов в 8 семестре

    35

Итого по дисциплине в целом

81