«Турбины тэс и аэс»

Курсовая работа по предмету «Турбины ТЭС и АЭС»

РАСЧЁТ СТУПЕНИ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ В ОДНОМЕРНОЙ ПОСТАНОВКЕ

Студент ___________ Игнатьев А. В. Группа 3037/1

Преподаватель _________________ доц. Гаев В. Д.

Введение

Паровая турбина – наиболее распространённый тип агрегата, преобра­зующего тепловую энергию пара в механическую энергию вращения вала на крупных тепловых и атомных электрических станциях. Паровые турбины отличаются большой производительностью, высоким (по сравнению с ГТУ) КПД, возможностью применения дешёвого рабочего тела (воды) при сжигании в паровом котле топлива любого типа и сорта. К недостаткам паровых турбин можно отнести сложность конструкции, высокие требования к коррозионной и износо­стойкости (особенно на сту­пенях низкого давления, где пар влажный), доста­точно большие габариты, а следовательно, высокую себестоимость.

Основной цикл современных паротурбинных установок – цикл Ренкина, реализуемый обычно с перегревом пара (рис. 1). Процесс в турбине можно в первом приближении считать адиабатическим.

Паровая турбина может иметь один или несколько цилиндров высокого, среднего и низкого и давления. В каждом цилиндре пар расширяется в нескольких ступенях. Ступень паровой тур­бины состоит из венца направляющих лопаток, укреп­лённых на корпусе цилиндра, и венца рабочих лопаток, установленных на роторе. Направляющие лопатки служат для прида­ния струям пара оптимального направления; через рабочие лопатки ротору сообщается кине­ти­ческая энергия. Ступень называется активной, если пар не расширяется в рабочих лопатках, и реактивной в противном случае.

Реальный процесс в турбинной ступени не изоэн­тропен. Необратимые потери сни­жают КПД ступени и повышают температуру пара на выходе из неё. График процесса турбины изображён на рис. 2. Скачки энтальпии связаны с изме­рением скорости потока на разных участках относительно движу­щихся и неподвиж­ных деталей.

Расчёт паровой турбины состоит, вообще говоря, из трёх этапов: одномерный – в предположении, что параметры пара изменяются только вдоль оси, двумерный – при рассмотрении изменения свойств пара по радиусу, и трёхмерный – описание движения пара по профилю канала. Наиболее прост и обычно имеет наибольшее влияние первый этап, который здесь и рассматривается.

В данной работе решается прямая задача расчёта турбинной ступени: по известной геометрии ступени рассчитываются параметры внутри неё и её рабочие показатели. Обратная задача – построение ступени по требуемым характеристикам; она обычно очень сложна и решается на основе прямой методом последовательных приближений.

Исходные данные

Согласно заданию преподавателя, к расчёту приняты следующие исходные данные.

Таблица 1. Исходные данные

Расчёт

Расчёт произведён в таблице 2. Нумерация строк таблицы ведётся по используемой методике. По давлениям P
1
и P2
проводятся итерации до совпадения расхода через соответствующие лопатки при выбранном перепаде с заданным.

Основной задачей расчёта является определение показателей ступени: степени реактивности ρт
, относительного КПД на лопатках ηu
и мощности ступени N.

Таблица 2. Ход расчёта

Заключение

В ходе работы были рассчитаны в одномерном приближении показатели паровой турбины, исходя из её геометрических особенностей и входных параметров. Видим, что степень реактивности ступени, характеризующая соотношение между напором пара на выходе и располагаемым перепадом энтальпии потока, ρт
= 0,476 (реальную ступень считают активной, когда ρт
< 0,15 – 0,2, т. е. большая часть используемой тепловой энергии пара переходит в его кинетическую энергию). КПД ступени ηu
= 0,9596 – важнейший технико-экономический показатель. Как видим, он значительно превосходит КПД установки в целом; однако даже у идеальной ступени не может быть 100%‑ного КПД, поскольку скорость выхода из рабочих лопаток не может быть нулевой, а с ней выносится кинетическая энергия пара. Также определена мощность, вырабатываемая ступенью, Nu
=4208,69 кВт.