ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Термодинамические основы работы паротурбинных установок из "Паровые турбины " Турбинами (от латинского слова игйо —вихрь, вращение) называют лопастные машины, не имеющие поршня и кривошипношатунного механизма и преобразующие кинетическую и потенциальную энергию потока рабочего тела в механическую энергию вращения вала. В зависимости от типа рабочего тела турбины разделяют на паровые, газовые и гидравлические. [c.5] В паровых турбинах рабочи.м телом, как правило, служит водяной пар. Паровая турбина является одни.м из основных элементов тепловой (ТЭС) и атомной (АЭС) электрических станций. Тепловые электрические станции, предназначенные для производства электроэнергии, называют конденсационными электростанциями (КЭС). Если на ТЭС водяной пар используется не только для выработки электроэнергии, но и для теплоснабжения, такую электростанцию называют теплоэлектроцентралью (ТЭЦ). Преобразование тепловой энергии в электрическую на ТЭС происходит в паротурбинной установке (ПТУ), основными элементами которой являются котел, турбина, конденсатор и электрический генератор. [c.5] Для определения места турбины в схеме преобразования энергии на ТЭС рассмотрим принципиальную схему ПТУ с промежуточным перегревателем (рис. 1, а). Если потери в турбине и насосах не учитывают (идеальные турбины и насосы), ПТУ работает по идеальному циклу Ренкина с промежуточным перегревом, Г,5-диаграмма которого показана на рис. 1,6 (далее преобразование энергии буде.м рассматривать параллельно по рис. 1, а и б). [c.5] Рабочим телом в ПТУ являются вода и водяной пар. Рабочее тело от конденсатора 8 до подогревателя II называют конденсатом, а от подогревателя И до котла I — питательной водой. [c.5] В котле 1 в результате химических реакций окисления (горения) органического топлива происходит выделение теплоты. Эта теплота передается воде и водяному пару. В котле про-исход ят нагрев воды при постоянном давлении до температуры кипения (линия Ьс на Г -диаграмме) и испарение ее (линия d), а также перегрев пара до температуры to (линия с/е). [c.6] ПП (точка g на Г,5-диаграмме), снова поступает в турбину—в ее часть 5 среднего давления (ЧСД), а затем в часть 6 низкого давления (ЧНД). [c.6] В турбине, работающей без потерь и теплообмена с внешней средой, процесс расширения пара протекает по изоэнтропе — линии ef для ЧВД и gm для ЧСД и ЧНД па Т .5-диаграмме. [c.6] В регенеративном подогревателе энтальпия конденсата повышается до Лп за счет теплоты, полученной от пара, отбираемого из проточной части турбины. Далее питательная вода поступает в деаэратор 12, где освобождается от растворенных В ней газов, для чего используется пар, отбираемый из проточной части турбины. Из деаэратора питательная вода откачивается питательным насосом и подается в котел. Таким образом замыкается цикл рабочего тела в паротурбинной установке. [c.7] В СССР принята частота переменного тока 50 Гц, поэтому в ПТУ, имеющих частоту вращения =3000 об/мин применяют двухполюсные генераторы. На АЭС применяют также турбины, имеющие частоту вращения =1500 об/мин. В этом случае необходимы специальные четырехполюсные генераторы. [c.7] Так как на выводах генератора пока не удается получить напряжение выше 20 000 В, то для уменьшения потерь энергии в линиях электропередачи повышают с помощью трансформатора напряжение. [c.7] Таким образом, в многоступенчатой схеме преобразования энергии сгорания топлива в электрическую энергию паровая турбина занимает промежуточное положение — преобразует тепловую энергию водяного пара в механическую энергию вращения вала. [c.7] Паротурбинные установки, в которых пар нз последней ступени турбины направляется при давлении ниже атмосферного в конденсатор, называют конденсационными. [c.7] Практически несжимаема, изоэнтропный процесс одновременно является изохорным. [c.8] Далее питательная вода при постоянном давлении ро подогревается до кипения — процесс 2—3 и испаряется — процесс 3—4, а сухой пар перегревается — изобарный процесс 4—5. Перегретый пар при давлении ро И температуре Го поступает в турбину, где расширяется до давления рк по изоэнтропе — процесс 5—6. Отработавший пар конденсируется в конденсаторе при давлении рк — изобарный процесс 6—1. Замыкается цикл в точке 1. Описаный цикл называют циклом Ренкина без промежуточного перегрева. [c.8] Необходимо отметить, что для не очень высоких параметров пара нижняя пограничная кривая 1—3 на р, -диаграмме мало отличается от вертикали 1—2. Поэтому часто линию 1—2 приближенно изображают совпадающей с линией 1—3 так, что в р, и-диаграмме точки 2 п 3 совпадают, а в Т, 5-диаграмме точка 2 совмещается с точкой 1. [c.8] Процессы расширения пара в турбине с учетом и без учета потерь в к, 5-диаграмме показаны на рис. 3, а. [c.9] Абсолютный кпд идеального цикла паротурбинной установки т)i называют также термическим кпд цикла. [c.9] Действительный процесс расширения пара в турбине изображается на 7 ,5-диаграмме линией 5—6 (рис. 3,6), а теплота, переданная рабочему телу в котле,— площадью 8—1—2—3—4— —6—7—8. Теплота, отданная охлаждающей воде и изображаемая площадью 8—1—6—6 —7 —7—8, по сравнению с теплотой идеального цикла увеличивается. При этом работа, развиваемая паром в турбине, уменьшается и изображается разностью площадей фигур 1—2—3—4—5—в—1 и 7—6—6 —7 —7. Площадь 7—6—6 —7 —7 — это отводимая охлаждающей водой теплота, обусловленная потерями при расширении пара в турбине. [c.10] Отношение использованного Я/ теплоперепада к располагаемому Но называют относительным внутренним кпд турбины. [c.10] Приведенные уравнения кпд характерны для простейшей схемы ПТУ, показанной на рис. 4. Такая ПТУ не имеет промежуточного перегревателя и регенеративных подогревателей питательной воды. Теплота Q подводится к рабочему телу в котле 1. Затем в турбине 2 происходит преобразование энергии пара в энергию вращения вала. В электрическом генераторе 3 энергия вращения вала преобразуется в электрическую энергию. Отработавший в турбине пар конденсируется в конденсаторе 4, а затем питательными насосами 5 направляется в котел 1. [c.11] Вернуться к основной статье