Теплотехника - Чечеткин А.В.
Скачать (прямая ссылка):
Относительный внутренний к. п. д. турбины находят из ее теплового баланса, составленного па 1 кг пара:
N.. = ткоЦ,
(6.5)
к.,
¦о
Мы + Е к»
(6.6)
отсюда
(6.7)
У большинства современных турбин = 0,7...0,88.
303
Суммарные потери на трение потока пара о стенки сопл, вихревое движение частиц пара и трение их между собой:
йх = 0,5с? (1 - ср2).
Коэффициент ф в основном зависит от геометрических размеров соплового аппарата, состояния поверхности стенок, скорости пара, формы канала и т. д. При тщательно обработанной поверхности сопл Ф = 0,96... 0,97.
Суммарные потери на трение потока пара о стенки канала между рабочими лопатками турбины, вихревое движение частиц пара и трение их между собой:
йа = 0,5^(1 -VI
Коэффициент \[/ зависит от тех же причин, что и коэффициент ф. Потери с выходной скоростью пара и в выпускном патрубке турбины
Л3 = 0,5с|.
Потери на проталкивание и на трение пара о диски и вентиляционный эффект
где /л/тр — мощность, теряемая на эти потери, определяемая по соответствующим эмпирическим формулам.
Прочие потери 1г5 — это потери, обусловленные перетеканием не совершающего работу пара по внутренним зазорам турбины и пр.
Следует помнить, что относительные к. п. д. характеризуют совершенство турбин, а абсолютные — их экономичность.
Для оценки эффективности работы многоступенчатых паровых турбин кроме к. п. д. используются еще две характеристики, а именно: удельный расход пара на выработку 1 кВт с1э = т/7л/э (кг/кВт) и удельный расход теплоты дэ = 0/Ыэ (кДж/кВт), где ЛГЭ = Ы^г\у и г|г - к. п. д. электрогенератора.
У конденсационных турбин давление отработанного пара составляет 0,003 ... 0,05 МПа, что достигается соединением выходного патрубка турбины с конденсатором. Последний представляет собой горизонтальный кожухотрубный теплообменник, на трубках которого конденсируется пар, а внутри их движется охлаждающая вода. Необходимое разрежение в конденсаторе создается с помощью парового эжектора.
§ 6.3. ГАЗОВЫЕ ТУРБИНЫ
По принципу работы газовые турбины не отличаются от паровых: все процессы, протекающие в газовых турбинах и основные математические уравнения, описывающие эти процессы, идентичны.
Газовая турбина является основным элементом рассмотренной в первой главе газотурбинной установки. Основными отличительными особенностями газовых турбин являются следующие:
работа газовых турбин протекает при высоких температурах и ие
304
больших давлениях и поэтому газовые турбины выполняются с небольшим числом ступеней, изготовленных из жаростойких сталей; к материалам утилизационных газовых турбин предъявляют еще дополнительные требования: они должны быть коррозионно-стойкими, так как газовые потоки химической технологии, как правило, обладают большой агрессивностью к конструкционным материалам;
по причине высоких температур газовых потоков возникает необходимость применения воздушного или водяного охлаждения деталей турбины; кроме усложнения конструкции газовой турбины в ней возникают дополнительные потери теплоты с охлаждающим теплоносителем и потери работы на нагревание;
во всех газовых турбинах, кроме турбин, работающих по замкнутому циклу, рабочими телами являются токсичные вещества, и поэтому в лабиринтные уплотнения турбины подается воздух из компрессора, чтобы исключить попадание ядовитого газа в помещение машинного зала, одновременно с этим осуществляется охлаждение вала и других деталей турбин;
наличие у газовых турбин камеры сгорания. В утилизационных газовых турбинах камерами сгорания являются экзотермические реакторы: образующиеся в них газообразные продукты реакции и являются рабочими телами. В камерах сгорания газовых турбин газообразное или жидкое топливо сжигается при ру > 105 Па, и поэтому процесс горения протекает при высоких объемных тепловых напряжениях. Это обстоятельство позволяет применять камеры сгорания малых объемов.
На рис. 6.3 представлена схема простейшей цилиндрической камеры сгорания для жидкого топлива. Она представляет собой цилиндрический корпус 1, выполненный из обычной или низколегированной стали, внутри которой помещается жаровая труба 3, выполненная из легированной стали. В жаровой трубе расположена форсунка 7. Первичный воздух при коэффициенте избытка а = 1,5...2,0 поступает в жаровую трубу через направляющие лопатки 2, обеспечивающие хорошее смешение его с распыленным форсункой жидким топливом. Чтобы снизить температуру продуктов сгорания, образующихся в зоне горения 6, в камеру сгорания подается вторичный воздух. Последний проходит по кольцевому каналу, образованному корпусом камеры и жаровой трубой, охлаждая ее; одна часть ее через отверстия 4 проникает внутрь жаровой трубы и, смешиваясь с продуктами сгорания, снижает их температуру, другая часть проходит дальше по кольцевому каналу, охлаждая его стенки, и в зоне 5 смешивается с основным потоком, в результате чего газовая смесь приобретает заданную температуру, значение которой составляет 1023 К. В результате коэффициент избытка воздуха а на выходе из камеры сгорания достигает значения 5...6 и выше.
