что такое возврат теплоты

10.12.202317.04.2022 admin 0 Comments

Что такое явление возврата теплоты? Чем характеризуется?

Одним из преимуществ многоступенчатой турбины является использование части потерь энергии предыдущих ступеней для получения полезной работы в последующих ступенях. Потери энергии в ступени переходят в теплоту и повышают энтальпию пара за ступенью. В области перегретого пара это приводит к повышению температуры пара за ступенью, а в области влажного пара к увеличению степени сухости пара х. За счет повышения температуры или степени сухости пара теплоперепад ступени увеличивается по сравнению с теплоперепадом этой ступени, отсчитанным по основной изоэнтропе идеального расширения пара в турбине. Из рис. 4.2 видно, что H₀ II >(H II )’, H₀ III >( H₀ III )’ и т. д. Это повышение теплоперепадов, как известно, вызывается расхождением изобар в h, s-диаграмме в направлении увеличения энтропии.

Здесь Q — возвращенная теплота потерь энергии ступеней, которая увеличивает располагаемую энергию ступеней многоступенчатой турбины по сравнению с одноступенчатой. Подсчитаем КПД многоступенчатой турбины в предположении, что она состоит из ступеней с одинаковым КПД η_oi ст :

, (4.2)

Так как при одинаковых теплоперепадах на всех ступенях H₀ cb = H₀ ab и то коэффициент возврата при конечном числе ступеней можно представить в виде

Вопрос № 316

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Источник

Коэффициент возврата тепла

Вследствие того, что с увеличением энтропии изобары в is диаграмме расходятся, сумма адиабатических перепадов тепла в ступенях больше располагаемого теплоперепада для всей турбины

Это объясняется тем, что потери в каждой ступени, вызывая прирост теплосодержания отработавшего пара и увеличение его энтропии, обуславливают некоторое повышение теплоперепада последующих ступеней.

где α – коэффициент возврата тепла.

; (1)

где — суммарное количество добавочного тепла в результате частичного использования потерь.

Ранее мы имели для турбины в целом

, т.е.

и для обычной ступени

, т.е. , поэтому можно написать

Предполагая к.п.д. различных ступеней одинаковыми и, обозначая их , найдем

(2)

т.е. к.п.д. турбины выше среднего к.п.д. отдельной ступени.

Коэффициент возврата тепла α тем выше, чем больше потери в отдельных ступенях, чем выше начальная температура пара чем больше число ступеней турбины.

При расчетах турбины обычно задаются α = 0,03÷0,08.

Величину коэффициента возврата тепла можно найти сравнивая работу политропического и адиабатического расширения при бесконечно большом числе ступеней.

Для бесконечно большого числа ступеней

(3)

Где — работе политропического расширения (3а)

— работе адиабатического расширения

Для показателя политропны n мы получали выражение через коэффициент потерь энергии ξ_с

Если обозначить коэффициент потерь энергии в турбине через

, то по аналогии будем иметь выражение для показателя политропны для всей турбины

(4)

Преобразуем формулу (4) разделив числитель и знаменатель правой части на k

;

(5)

Записывая уравнение работы политропического расширения для всей турбины, используем уравнение (3а) подставляя туда вместо выражение , тогда

(6)

и коэффициент получит следующее выражение

(7)

Если принять за L работу действительного адиабатического процесса

, то выражение для будет иметь несколько другой вид

При конечном числе ступеней z коэффициент возврата тепла определяется по формуле

(8)

Значения коэффициента можно брать из графика (для газовых турбин). Для предварительной оценки коэффициента α можно пользоваться методом Флюгеля

где z – число ступеней турбины; Н_m – перепад тепла по линии ВD, проходящей через середину отрезка FC.

Точка С находится при помощи соотношения

(величиной задаются).

Согласно Г.С. Жирицкого коэффициент α может быть определен ориентировочно путем предварительного нанесения процесса турбины на is диаграмме. С этой целью выбирают турбины, определяют точку С и проводят линию состояния пара в турбине. А₀С в виде прямой.

Затем производят разбивку теплового перепада по ступеням и находят

После поступенчатого расчета турбины величину α обязательно проверяют.

Для насыщенного пара коэффициент возврата тепла можно определять по графику

При отсутствии графиков можно пользоваться формулой

где — внутренний к.п.д. турбины.

k = 0,2 для перегретого пара; k = 0,12 для насыщенного пара.

Дата добавления: 2016-06-29 ; просмотров: 3013 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

57. От чего главным образом зависит предельная мощность однопоточной конденсационной турбины?

(из Костюка) Предельная мощность турбины однопоточной турбины зависит от шести основных параметров: , – это напряжения, выходная скорость, теплоперепад, удельный объем на выходе, скорость вращения вала и плотность материала лопаток.

Главным образом мощность турбины зависит от расхода (при известном теплоперепаде, внутреннем относительном КПД).

58. Объясните почему большинство мощных турбин насыщенного пара выполняются тихоходными?

Если изменить количество оборотов на валу, заменив 2-х полюсных быстроходный генератор (50 1/с) на 4-х полюсных тихоходный генератор (25 1/с), то предельная мощность увеличится в 4 раза, ради увеличения предельной мощности их выполняют тихоходными.

Турбины, работающие в области влажного пара, имеют большой износ лопаток последних ступеней капельками влаги находящимися в паре, что снижает ресурс и КПД, тихоходность турбины существо уменьшает влияние этого фактора, кроме того, увеличение предельной мощности, позволяет сократить количество ступеней в ЧНД (последние ступени, работающие на паре с намного более высокой степенью влажности)

59. Какое наибольшее число цилиндров имеют изготовленные в настоящее время турбины? Что ограничивает увеличение числа цилиндров?

5(1ЦВД 1ЦСД 3ЦНД). В случае увеличения – удорожание турбины, большие тепловые расширения, большее число опорных подшипников, соединения роторов-муфт, увеличение длительности и стоимости ремонта, предельное число потоков в конденсатор равно 6.

60. Назовите размеры максимально длинных последних лопаток быстроходных и тихоходных турбин отечественных заводов?

50 Гц – 1200мм, 25 Гц – 1500AEG(1450ХТЗ)мм.

61. Какие дополнительные потери в турбинной ступени учитываются относительным внутренним КПД по сравнению с относительным лопаточным КПД?

;

62. Какова физическая сущность потерь в ступени, вызванных парциальным подводом пара?

1) Потери на выкалачивание

2) Подсос и утечки на концах сегмента

3) Неравномерность потока на концах сегмента

63. Почему ступени с парциальным подводом пара проектируют с небольшой степенью реактивности?

Чтобы уменьшить утечки пара в зазоры между диафрагмой и рабочей лопаткой (вентиляционные и сегментальные потери).

64. Что такое коэффициент возврата теплоты в многоступенчатой турбине?

– коэффициент возврата теплоты, где:

Q – возвращенная теплота потерь энергии ступеней, которая увеличивает располагаемую энергию ступеней многоступенчатой турбины по сравнению с одноступенчатой.

В каждой ступени теплоперепад посчитанный по изоэнтропе от первой точки () и от точки i () различаются. Повышение теплоперепадов, вызывается расхождением изобар в H-S диаграмме в направлении увеличения энтропии. (потери энергии в ступени переходят в теплоту и повышают энтальпию пара за ступенью, в реализации этой энергии состоит одно из преимуществ многоступенчатой конструкции)

65. От каких факторов и параметров зависит коэффициент возврата теплоты в многоступенчатой турбине?

(из учебника Костюка)

Тогда коэффициент возврата теплоты зависит от того в какой области работают ступени (перегретый, влажный или частично в области перегретого, а частично в области влажного пара) – определяется коэффициентом k_t (зависит от показателя изонтропы k, газовой постоянной R и температуры T₀)

66. По какой причине регулирующие ступени всегда выполняются активного типа?

Из-за того что регулирующие ступени предназначены для выравнивания поля скорости.

67. Способы изменения расхода свежего пара.

Регулирование турбиной: дроссельное регулирование, сопловое регулирование, внешний обвод (как правило, он сочетается с дроссельным парораспределением), внутренний обвод (применяется вместе с сопловым парораспределением).

Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).

Источник

Таким образом, при максимально возможной высоте лопатки (определяемой механической прочностью) p_i при нормальной скорости пара через последнюю ступень может быть пропущено только определенное количество пара. При заданных начальных и конечных параметрах пара развиваемая турбиной мощность пропорциональна проходящему через нее количеству пара, которое будет ограничиваться пропускной способностью последней ступени. Мощность, развиваемая при этих условиях, называется предельной.

1.23. Понятие о коэффициенте возврата тепла паровой турбины

Отношение полезно использованного теплоперепада в ступени к располагаемому теплоперепаду есть внутренний относительный КПД ступени.

, (1.80)

где ξ – относительные потери соответствующего вида, ξ = ∆ h_пот/∆ h_т.

Внутренний относительный КПД ступени меньше, чем КПД ступени, определяемый по формуле (1.80), и его максимальное значение приходится на менее выгодное отношение u/с₁.

В многоступенчатой турбине внутренние потери в отдельной ступени приводят к некоторому росту энтальпии пара на выходе из ступени (рис 1.22) и одновременно к увеличению располагаемого теплоперепада последующей ступени из–за расхождения изобар (∆h_2–3 3000 значение КПД даже уменьшается.

1.25. Удельные единичные мощности паровых турбин

Применительно к паровым турбинам используют понятие внутренние мощности, развиваемые соответственно реальной турбиной:

, (1.87)

где D, ∆h₁ – расход пара через турбину, располагаемый теплоперепад;

Идеальной турбиной (без внутренних потерь):

. (1.88)

Эффективная мощность (мощность на валу), обозначаемая N_е, которая связана с внутренней (индикаторной) через значение механического КПД турбины, учитывающего механические потери:

. (1.89)

Для современных турбин η_мех = 0,99 – 0,995.

Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).

Источник

44. Использование выходной энергии в многоступенчатых турбинах

Многоступенчатые турбины целесообразно проектировать таким образом, чтобы выходная энергия потока, вытекающая из рабочих лопаток предыдущей ступени использовалась целиком или частично в соплах последующей ступени.

На рисунке дан процесс расширения пара в активной ступени с частичным использованием скоростной энергии выхода из предыдущей ступени (без учета внутренних потерь).

Энергия, вносимая в данную ступень с входной скоростью

где — абсолютная скорость выхода потока из предыдущей ступени;— коэффициент использования кинетической энергии входа.

Тогда располагаемый теплоперепад ступени

Выходная энергия потока, выходящего из данной ступени равна

Поскольку в последующей ступени используется только часть этой энергии равная , то остальная часть энергиипойдет на повышение теплосодержания в данной ступени. Процесс в следующей ступени пойдет с точки С.

Окружной к.п.д. данной ступени будет

(1)

(2)

Для нахождения η_uпо формуле (1) или (2) надо знать величину, которая относится уже к другой ступени. Когда расчет турбины ведется начиная с последней ступени, то нахождение величинызатруднительно, т.к. требуется построение треугольников скоростей предыдущей ступени.

Для построения процесса расширения в многоступенчатой турбине без предварительного построения треугольников скоростей удобно пользоваться так называемыми лопаточным к.п.д., который равен

(3)

Знание этого к.п.д. позволяет нам отыскать сразу точку С, которая покажет состояние пара при вступлении в последующую ступенью

При определении абсолютной скорости С₁ надо учитывать и энергию, вносимую с предыдущей ступени, т.о.

Если принять, как это часто делается =и==1, то

, т.е.

Следует отметить, что в ступенях с использованием выходной скорости предыдущей ступени возрастает величина окружного к.п.д. и величина наивыгоднейшего отношенияu/C₁.

Из графика видно, что с использованием выходной скорости (u/C₁)_наивбольше, чем в ранее рассмотренных турбинах. Обычно полагают, чтосоответствует отношениюu/C₁= 0,5÷0,7. Максимумдостигается при меньших значенияхu/C₁, так как.

В реактивных турбинах коэффициент использования выходной скорости λ = 1, в активных турбинах.

45. Коэффициент возврата тепла

Вследствие того, что с увеличением энтропии изобары в isдиаграмме расходятся, сумма адиабатических перепадов тепла в ступенях больше располагаемого теплоперепада для всей турбины

где α – коэффициент возврата тепла.

;(1)

где — суммарное количество добавочного тепла в результате частичного использования потерь.

Ранее мы имели для турбины в целом

, т.е.

и для обычной ступени

, т.е., поэтому можно написать

Предполагая к.п.д. различных ступеней одинаковыми и, обозначая их , найдем

(2)

т.е. к.п.д. турбины выше среднего к.п.д. отдельной ступени.

При расчетах турбины обычно задаются α = 0,03÷0,08.

Для бесконечно большого числа ступеней

(3)

Где — работе политропического расширения (3а)

— работе адиабатического расширения

Для показателя политропны nмы получали выражение через коэффициент потерь энергии ξ_с

Если обозначить коэффициент потерь энергии в турбине через

, то по аналогии будем иметь выражение для показателя политропны для всей турбины

(4)

Преобразуем формулу (4) разделив числитель и знаменатель правой части на k

;

(5)

(6)

и коэффициент получит следующее выражение

(7)

Если принять за Lработу действительного адиабатического процесса

, то выражение длябудет иметь несколько другой вид

При конечном числе ступеней zкоэффициент возврата тепла определяется по формуле

(8)

где z– число ступеней турбины; Н_m– перепад тепла по линии ВD, проходящей через середину отрезкаFC.

Точка С находится при помощи соотношения

(величинойзадаются).

Согласно Г.С. Жирицкого коэффициент α может быть определен ориентировочно путем предварительного нанесения процесса турбины на isдиаграмме. С этой целью выбираюттурбины, определяют точку С и проводят линию состояния пара в турбине. А₀С в виде прямой.