ПОСТРОЕНИЕ ПРОЦЕССА РАСШИРЕНИЯ ПАРА В ТУРБИНЕ В is-ДИАГРАММЕ

Вариант №9

 

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:

 

Номинальная мощность турбоагрегата

На клеммах электрогенератора……………………..N_э (135 МВт);

Начальное давление пара…………………………...Р_о (10,5 МПа);

Начальная температура пара……………………………t_o (540°С);

Температура промежуточного перегрева……………t_п.п (540°С);

Конечное давление пара……………………….Р_к (0,00346 МПа);

Температура питательной воды………………………t_п.в (227°С);

Давление в деаэраторе……………………………P_д (0,685 МПа).

 

ПОДБОР ПРОТОТИПА И СОСТАВЛЕНИЕ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ

По заданным значениям номинальной мощности агрегата; на­чального давлении Р_о и начальной температуры t_o подбирается прототип турбоустановки, имеющей значения параметров, близ­кие к заданным. Для примера в качестве прототипа выбирается агрегат К-160-130. Принципиальная тепловая схема для теплового расчета этого агрегата приведена на рисунке:

ПОСТРОЕНИЕ ПРОЦЕССА РАСШИРЕНИЯ ПАРА В ТУРБИНЕ В is-ДИАГРАММЕ

 

Построение осуществляется следующим образом:

1. По начальным параметрам Р_о и t_o находим точку О в is-диаграмме и энтальпию i_о в этой точке, i_о = 3475 кДж/кг.

2. Определяем давление перед проточной частью турбины Р_о', приняв потери давления в паровпускных органах Р = 0,03 Р_о из рекомендуемого диапазона Р = (0,03—0,05) Р_о :

Р = 0,03 · 10,5 = 0,315 МПа;

Р_о' = Р_о — Р = 10,5 — 0,315 = 10,185 МПа.

3. Считая процесс дросселирования в паровпускных органах изоэнтальпийным, строим его в is-диаграмме отрезком горизонта­ли до пересечения в точке О' с изобарой Р_о' = 10,185 МПа. За­тем определяем t_o' = 535°С.

4. Принимаем, что турбина имеет сопловое распределение, характерное для современных конденсационных турбин мощностью ниже 1000 МВт.

Регулирующую ступень выполняем одновенечной: располагаемый теплоперепад на ней принимаем равным h_o^р.с = 100 кДж/кг из рекомендуемого для расчета диапазона h_o^р.с = 80 – 120 кДж/кг; относительный внутренний КПД ступени принимаем равным _оi^р.с = 0,72 из рекомендуемого для расчета диапазона _оi^р.с = 0,68 – 0,74.

Действительный теплоперепад, срабатываемый в регулирующей ступени,

h_i^р.с = h_o^р.с · _оi^р.с = 100 · 0,72 = 72 кДж/кг.

Для построения процесса расширения пара в регулирующей
ступени из точки 0' is-диаграммы по вертикали откладываем отрезок, равный h_o^р.с = 100 кДж/кг. Точка вертикали 1_ид, в которой i_1ид = i_о -h_o^р.с = 3475— 100 = 3375 кДж/кг, определяет изобару давления за регулирующей ступенью: P_р.с = 8 МПа.

Откладывая из точки 0' на этой же вертикали отрезок, равный h_i^р.с = 72 кДж/кг и проводя через конец его изоэнтальпу i₁= i_о - h_i^р.с = 3475 - 72 = 3403 кДж/кг до пересечения с изоба­рой P_р.с = 6,3 МПа, получаем точку 1, соответствующую оконча­нию действительного (с учетом потерь) процесса расширения па­ра в регулирующей ступени. В точке 1:

P₁ = P_р.с = 8 МПа, i = 3403 кДж/кг, t₁ = 500 °С

Действительный процесс расширения пара b регулирующей сту­пени изображается отрезком прямой, соединяющей точки 0' и 1.

5. Давление за ЦВД определяется в результате решения вариационной технико-экономической задачи. В расчете принимаем

P'_пп = Р_о = · 10,5 = 1,75 МПа.

6. Строим изоэнтропный процесс расширения пара в ЦВД.
Опуская вертикаль из точки 1 до пересечения с изобарой P'_пп = 1,75 МПа в точке 2_ид, находим i_2ид = 2995 кДж/кг и располагаемый теплоперепад в ЦВД:

h_o^ЦВД = i₁ - i_2ид = 3475 – 2995 = 480 кДж/кг.

7. Задаемся величиной относительного внутреннего КПД ЦВД
_оi^ЦВД = 0,81 из рекомендуемого диапазона _оi^ЦВД = 0,80 - 0,83 и определяем действительный теплоперепад, срабатываемый в ЦВД:

h_i^ЦВД = h_o^ЦВД _оi^ЦВД = 480 · 0,81 = 388,8 кДж/кг.

8. В is-диаграмме находим точку 2, соответствующую окончанию действительного процесса расширения в ЦВД, как точку пересечения изоэнтальпы i₂= i₁ - h_i^ЦВД = 3475 - 388,8 = 3086,2 КДж/кг с изобарой давления за ЦВД P'_пп = 1,75 МПа.

Действительный процесс расширения пара в ЦВД изобразится отрезком прямой, соединяющей точки 1 и 2.

9. Определяем давление P''_пп на входе в ЦСД, приняв потери
давления в системе промежуточного перегрева равными 10%:

P''_пп = 0,9P'_пп = 0,9 · 1,75 = 1,575 МПа.

10. По давлению P''_пп = 1,575 МПа и заданной температуре промперегрева t_п.п = 540°С определяём на is-диаграмме точку 3, соответствующую состоянию пара перед ЦСД. В точке 3 i₃ = 3560 кДж/кг.

11. Давление на входе в проточную часть ЦСД Р_вх^ЦСД определя­ется как разность давления P''_пп на входе в ЦСД и потерь давления Р_вх^ЦСД в дроссельно-отсечных клапанах перед ЦСД, которые принимаются равными Р_вх^ЦСД = 0,025 P''_пп из рекомендуемого диапазона Р_вх^ЦСД = (0,02—0,03)P''_пп

12. Точка 3', соответствующая состоянию пара на входе в про­точную часть ЦСД, определяется пересечением изоэнтальпы i₃ = 3560 кДж/кг с изобарой Р_вх^ЦСД = 1,53 МПа, t₃ = 535°С.

13. Выбираем давление на выходе из ЦСД Р₄, равное давле­нию Р_пер.тр на входе в перепускные трубы из ЦСД в ЦНД: Р₄ = Р_пер.тр = 0,23 МПа из рекомендуемого диапазона Р_пер.тр = 0,20 - 0,25 МПа.

14. Строим из точки 3' изоэнтропный процесс расширения пара в ЦСД и находим конечную точку 4_ид этого процесса как точку пересечения вертикали из точки 3' с изобарой Р₄ = 0,23 МПа. В точке 4_ид i_4ид = 2990 кДж/кг.

15. Определяем располагаемый теплоперепад в ЦСД:

h₀^ЦСД = i₃ - i_4ид = 3560 – 2990 = 570 кДж/кг.

16. Задавшись относительным внутренним КПД ЦСД _оi^ЦСД = 0,91 из рекомендованного диапазона _оi^ЦСД = 0,9 - 0,92, определяем действительный теплоперепад, срабатываемый в ЦСД:

h_i^ЦСД = h₀^ЦСД _оi^ЦСД = 570· 0.91 = 518,7 кДж/кг.

17. Находим в is-диаграмме точку 4, соответствующую оконча­нию действительного процесса расширения в ЦСД, как точку пересечения изоэнтальпы i₄ = i₃ - h_i^ЦСД = 3560 – 518,7 = 3041,3 кДж/кг с изобарой P₄ = 0,23 МПа.

18. Строим действительный процесс расширения пара в ЦСД, соединяя отрезком прямой линии точки 3' и 4.

 

19. Процесс расширения пара в ЦНД определяем исходя из того, что давление на входе в ЦНД равно давлению на выходе из ЦСД: P₄ = 0,23 МПа, а давление на выходе из ЦНД равно давле­нию в конденсаторе P_к = 0,00346 МПа.

Определяем в is-диаграмме точку 5_ид, соответствующую окон­чанию идеального процесса расширения пара в ЦНД, как точку пересечения изоэнтропы, проходящей через точку 4, с изобарой P_к = 0,00346 МПа. В этой точке i_5ид = 2330 кДж/кг.

20. Располагаемый теплоперепад в ЦНД:

h₀^ЦНД = i₄ – i_5ид = 3041,3 – 2330 = 711,3 кДж/кг.

21. Задаемся относительным внутренним КПД ЦНД _оi^ЦНД= 0,78 из рекомендуемого диапазона _оi^ЦНД = 0,75–0,80 и определяем действительный теплоперепад, срабатываемый в ЦНД:

h_i^ЦНД = h₀^ЦНД _оi^ЦНД = 711,3 0,78 = 554,8 кДж/кг.

22. Находим в is-диаграмме точку 5, соответствующую окончанию действительного процесса расширения в ЦНД, как точку пересечения изоэнтальпы i₅ = i₄ - h_i^ЦНД = 3041,3 – 554,8 = 2486,5 кДж/кг с изобарой P_к = 0,00346 МПа. Степень сухости в этой точке х₅ = 0,97.