Уточнение расхода пара
После выбора типа регулирующей ступени и ее теплоперепада на диаграмме H–S определяется давление за ступенью . Для уточнения расхода пара на турбину необходимо найти относительный внутренний КПД турбиныηоi, который определяется с учетом КПД регулирующей ступени и отсеков последующих нерегулируемых ступеней части высокого, среднего и низкого давления.
КПД регулирующей ступени подсчитывается по формулам:
для одновенечной ступени
для двухвенечной ступени
где ,
– параметры перед соплами регулирующей ступени в точке
, соответственно бар и м3/кг.
Полезно использованный теплоперепад регулирующей ступени, кДж/кг:
=
Отложив отрезок от точки
, на изобаре
фиксируют точку А1– начало процесса расширения в нерегулируемых ступенях. В точке А1 определяется удельный объем пара
.
Если проектируется одноцилиндровая конденсационная турбина, отрезок обозначающий располагаемый теплоперепад нерегулиру-емых ступеней
, делится примерно поровну на три условных отсека: часть высокого, среднего и низкого давления (ЧВД, ЧСД, и ЧНД) (рис. 2). Для каждого отсека определяется располагаемый теплоперепад
,
,
, определяются давления
и
за ЧВД и ЧСД соответственно. Давление за последней ступенью ЧНД
определено выше.
Средний удельный объем отсека ступеней ЧВД, м3/кг:
.
Рис. 3. Предварительный процесс расширения регулирующей ступени
Здесь ,
– удельный объем за регулирующей ступенью и теоретический объем за ЧВД, соответственно (рис. 2, 3, 4).
Если проектируется турбина с противодавлением или отдельный цилиндр высокого давления многоцилиндровой турбины (ЦВД), вся проточная часть рассчитывается, как один отсек, ЧВД.
КПД ЧВД:
.
Если меньше 600 кДж/кг, в правых скобках учитывается отрицательное значение.
Полезно использованный теплоперепад ЧВД, кДж/кг:
.
Теплоперепад HiЧВД откладывается вниз от точки А1 и на изобаре фиксируется точка А2, в которой определяется действительный удельный объем за ЧВД
(рис. 2, 4).
Точка А2– начало процесса расширения в ЧСД. От нее откладыва-ется изоэнтропа до давления
и определяется теоретический удельный объем за ЧСД
.
Средний удельный объем для отсека ступеней ЧCД, м3/кг:
.
КПД ЧСД:
.
Здесь kвл – коэффициент, учитывающий снижение КПД от влажнос-ти (если процесс расширения ЧСД опускается в область влажного пара),
,
где y1, y2 – степень влажности в начале и конце процесса расширения ЧСД; – часть располагаемого теплоперепада ЧСД, расположенная в области влажного пара (ниже пограничной кривой Х = 1) (рис. 6).
Полезно использованный теплоперепад ЧСД, кДж/кг:
.
Теплоперепад откладывается вниз от точки А2 и на изобаре
фиксируется точка А3– начало процесса расширения в ЧНД. От нее откладывается изоэнтропа
до давления
(рис. 2, 6).
КПД ЧНД:
.
Здесь kвл определяется аналогично ЧСД; – относительная потеря с выходной скоростью ЧНД:
где для турбин малой и средней мощности принимается 16–20 кДж/кг; для турбин большой мощности – 25–45 кДж/кг.
Если проектируется турбина с противодавлением или отдельный цилиндр высокого давления (ЦВД), вся проточная часть принимается за один отсек, т. е. ЧВД. В этом случае в соответствующей формуле для КПД ЧВД необходимо учесть потерю с выходной скоростью .
Полезно использованный теплоперепад ЧНД, кДж/кг:
.
Теплоперепад откладывается вниз от точки А3 и на изобаре
фиксируется точка
с удельным объемом Vк (рис 2, 7).
Полезно использованный теплоперепад всей турбины, кДж/кг:
.
В конечном итоге уточняется расход пара на турбину, кг/с:
где ηм ,ηг – КПД механический и генератора (табл. 1).
Затем строится реальный процесс расширения турбины с учетом найденных КПД отсеков, рис. 2. Фрагменты процесса расширения для всех отсеков приведены на рис. 3, 4, 6, 7.