Теплотехника Учебн.для вузов. Под ред. А.П.Баскакова. М. (1013707), страница 53
Текст из файла (страница 53)
При расширении пара в многоступен. чатых турбинах удельный объем его от ступени к ступени возрастае~, вызывая увеличение общего объема пара, проходящего через проточную часть турбины. Например, пар, входя в турбину с давлением 2,85 МПа и температурой 400 "С, имеет удельный объем, равный 0,103 мз/кг, а при выходе из турбины в конденсатор, где давление пара 4 к1!а и влажность !2 Я, удельный объем со ставляет уже 3! мз/кг, т. е.
в 300 раз больше Для пропуска возрастающего объема пара приходится увеличивать живое сечение сопл и лопаточных кана- лов. Но с увеличением высоты лопаток и диаметра дисков возрастают окружные скорости их лвижения, превышать которые по условиям прочности сверх допустимых (и = 350 —; 400 м/с) нельзя. Так как наибольшую высоту имеют лопатки послелних ступеней, то именно их пропускная способность по пару лимитирует предельную мощность турбины. В настоящее время предельная моедность однопоточной конденсационной турбины на высокое давление не превышает 50 МВт. йв.в. НОнденсАННОнные устРОйстВА ПАРОВЫХ ТУРБИН Конденсационная установка предназначена для создания за паровой турбиной 7 (рис.20.7) разрежения (вакуума) с целью увеличения используемого теп.
лоперепада и повышения термического КПД паратурбинной установки. В конденсационную установку входят конденсатор 2, циркуляционный д и конденсатный 4 насосы, а также устройство для отсасывания воздуха из конденсатора б (обычно это паровой эжектор). Отработавший пар поступает в конденсатор сверху.
Соприкасаясь с поверхностью трубок, внутри которых протекает охлаждающая вада, пар конденсируется. Конденсат отекав~ вниз и из сборника конденсационным насосом подается в поверхностные холодильники парового эжектара, а оттуда через систему регене- ративных подогревателей пос"упает в паровой котел Абсолютное давление пара в к1нденсатарах полдерживается в пределах 3— 7 кПа.
Теоретически абсолютное тавление в конденсаторе лолжно быть равно давлению насыщенного пара, ссответствующему конечной температу(е охлаждающей воды. Однако в действительности в конденсатор вместе с водяными парами поступает некоторое количество воздуха. Кроме того, воздух про~икает через неплотности во фланцсвых соединениях конденсатора и трубапрсволов, поэтому давление в конденсаторе равно сумме парциальных давлений водяного пара и воздуха Скопления воздухп ухудшают вакуум в конденсаторе, т.
е. увеличивают давление пара за турбин<й, что снижает КПД цикла. Поэтому воздух необходимо постоянно удалять, д. я чего служат эжекторы. В паротург ннных установках применяются одно-, двухи трехступенчатые эжскторы. Схема одноступенчатого эжектора показана на рис. 20.8. В рабочее сопла подает я свежий пар. Вытекающая нз него струя, обладая большой кинетической эн .ргией, увлекает за собой воздух с некоторым количеством пара из конденсатора. В диффузоре кинетическая энерги;~ паровоздушной смеси преобразуется и энергию давления, поэтому пар из ппровоз. душной смеси конденсируетси в холодильнике, а насыщенный паром воздух выбрасывается в атмосферу.
Рис. 20.7. Принципиальная с~ема конденсацяонной установки !73 пдппуппсп ? б 4 Ю пгпдпппп ппп ппг тпппппп 5 еду ! 74 Рнс. 20.8. Схема одноступенчатого вжекторв 1 — хмектор; у — холодильник 20.7. ГАЗОТУРБИННЫЕ УСТАНОВКИ (ГТУ) Рабочий процесс ГТУ. В современных ГТУ используется цикл со сгоранием при р= сопш (рнс 6.5). В состав ГТУ обычно входят камера сгорания, газовая турбина, воздушный компрессор, теплообменные аппараты различного назначения (воздухоохладители, маслоохладители системы смазки, регенеративные теплообменники) н вспомогательные устройства (маслонасосы, элементы водоснабжения и др.). Рабочим телом ГТУ служат продукты сгорания топлива, в качестве которого используется природный газ, хорошо очищенные искусственные газы (доменный, коксовый, генераторный) и специальное газотурбнннае жидкое топливо (прошедшее обработку дизельное моторное и соляровое масло). й Подготовка рабочей смеси производится яв камере сгорания.
Огневой объем камеры (рис. 20.9) разделяется на зону горения, где происходит сгорание топлива при температуре порядка 2000 'С, и зону смешения, где к продуктам сгорания подмешивают воздух для снижения их температуры да 750 в !090 'С в стационарных турбинах и о Г400 ьС— в авиационных турбииах.( Принцип работы газовой и паровой турбин одинаков, но конструнция проточной части газовых турбин значитель- Рнс 20 0 Схеме хакеры сгорания ГТУ: ! — вохдухоилнревлнксмее устройство; 2 — ва.
овльннк; П форсункв,с — олвменнен пквроввну труба, б ьорюс, б "- снеснтель Рнс, 20 !О. Ревлысый цикл ГТУ в Т, и-хнв- грамме но проще. Они работают на относительно небольшом располагаемам теплоперепаде и поэтому имеют небольшое число ступеней. В связи с высокой температурой продуктов сгорания детали проточной части турбин (сопла, рабочие лопатки, диски, валы) изготавливают из легированных высококачественных сталей. Для надежной работы у большинства турбин предусмотрено интенсивное охлаждение наиболее нагруженных деталей корпуса и ротора. В реальных условиях все процессы в ГТУ являются неравновеснымн, что связано с потерями работы в турбине и компрессоре, а также с аэродинамическими сопротивлениями в тракте ГТУ.
На рис. 20.!О действительный процесс сжатия в компрессоре изображен линией!1 — 2, а процесс расширения в турбине — линией 3"-4 Точками ?о и 4а от менгпо сос т ояние рагуоче~ о тела погветственно в конце равновесного адиабатного сжатия и расширения, тачкой Π— параметры окружаюгцей среды. Ввиду потерь давления во всасывающем тракте компрессора (линия О/) процесс сжатия начинается в точке! Таким образом, на сжатие воздуха в реальном цикле затрачивается большая работа, а при расширении газа в турбине получается меньшая работа по сравнению с идеальным циклом.
КГ!Д цикла получается ниже. Чем больше степень повышения давления и (т. е. выше рз), тем больше сумма этих потерь по сравнению с полезной работой. При определенном значении и (оно тем выше, чем больше Тз и внутренний относитель. ный КПД турбины и компрессора, т. е, меньше потери в иих) работа турбины может стать равной работе, затраченной на привод компрессора, а полезная работа — нулю.
Поэтому наибольшая эффективность реального цикла, в отличие от идеально~о, достигается при определенной (оптимальной) степени повышения давления, причем каждому значению Т~ соответствует свое л„„ (рис. 20.!1). КПД простейших ГТУ не превышает !4 — !8 5щ и с целью его повышения ГТУ выполняют с несколькими ступенями подвода теплоты и промежуточным охлаждением сжимаемого воздуха, а также с регенеративным подогревом сжатого воздуха отработавшими газамн после турбины, приближая тем самым реальный цикл к циклу Карно. ГТУ с утилизацией теплотм уходящих газов.
Теплоту уходящих из ГТУ газов можно использовать для получения пара и горячей воды в обычных теплообменниках. Так, установки ГТ-25- 700 ЛМЗ снабжены подогревателями, нагревающнми воду а системе отопления до ! 50. — ! 50 'С Вместе с тем сравнительно высокий уровень коэффициента избытка воздуха в ГТУ позволяет сжигать достаточно большое количество дополнительного топлива в среде продуктов сгорания В результате из дополнительной камеры сгорания после ГТУ выходят газы с достаточно высокой температурой, пригодные для получения пара энергетических параметров в специально устанавливае.
мом для этой цели парогенераторе. На Кармановской ГРЭС по такой схеме !~;,% 70 П7 а г Э а В К7 К' . 20 ! ! Эа . ь термического КПД цикла ГТУ П, от степени повышения да ~пеняя л и начальной температуры газа ! (для компрегсара и турбины Чй =0,9) строится котел к блоку электрической мощностью 500 МВт. Применение ГТУ. В последние годы ГТУ широко используются ~ различных областнх: на транспорте, в энергетике, для привода стад:щнарных установок и др. ' Энергетические ГТУ Газовая турбина меньше и легче паровой, поэтому прн пуске она прогревае"ся до рабочих температур значигельно быстрее. Камера сгорания выводится на режим практически мгновенно, в о лнчие от парового котла, который требуез медленного длительного (многие чась и даже десятки часов) прогрева во избежание аварии из-за неравномерных тепловых удлинений, особенно массзвного барабана диаметром до 1,5 м, длиюй до !5 м, с толщиной стенки выше !0~! мм.
Поэтому ГТУ применяют прежде всего для покрытии пиковых нагрузок н в качестве аварийного резерва для собственных нужд крупных энс ргосистем, когда надо очень быстро включить агрегат в работу. Меньший КГ1Д ГТУ по сравнению с ПСУ в этом слччае роли не играет, так как установки работакт в течение небольших отрезков врсменж Для таких ГТУ характерны частые пуски (до !000 в год) при относительно малом чнс. ле часов использования (от !00 до !500 ч/год). Диапазон единичны; мощностей таких ГТУ составляет о ! до !00 Мвт.
ГТУ применяются также для пзнвода электрогенератора и получения электроэнергии в передвижных установк х (на- !75 пример, на морских судах). Такие ГТУ обычно работают в диапазоне нагрузок 30 — ! )О ?и номинальной, с частыми пусками и остановками. Единичные мощности таких ГТУ составляют от десятков киловатт до )О МВт Быстрое развитие атомных энергетических установок с ре. актарами, ахлаждаемымн, например, гелием, открывае~ перспективу применения в них одноконтурных ГТУ, работающих па замкнутому циклу (рабочее тела не покидает установку) Специфическую группу энергетиче<ких ГТУ составляют установки, работающие в технологических схемах химических, нефтеперерабатывающих, метал.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
