ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Термодинамический расчет турбинной ступени при наличии теплообмена из "Комбинированные парогазовые установки и циклы " показанные на рис. 4-1, г и ж, заслуживают специального внимания, так как могут обеспечить решение проблемы охлаждения рабочих лопаток, по существу, без всякой специальной системы охлаждения. При этом основной интерес представляет схема ж, устраняющая отложение солей на лопатках. Однако успех применения данной схемы будет зависеть прежде всего от возможности рационально организовать рабочий процесс проточной части турбины. Наши знания по этому вопросу недостаточны, в связи с чем потребуются специальные экспериментальные и теоретические исследования. [c.117] С другой стороны, задача организации рабочего процесса в турбине ограничит (как будет показано ниже) выбор общей степени повышения давления в схеме. Выяснение этого обстоятельства имеет существенное значение для определения возможных показателей установки. [c.117] В общем случае скорости протекания газа и пара через турбину неодинаковы, что порождает потери на выколачивание . Чтобы устранить эти потери, надо выполнить условие приблизительного равенства теплоперепадов газа и пара. [c.117] На рис. 4-7, а показан пример простейшей схемы такого рода, состоящей из воздушного компрессора 1, камеры сгорания 2, газопаровой турбины 3 и котла-утилизатора КУ. Турбина обладает парциальными подводами газа и пара, в соответствии со схемой рис. 4-7, б. [c.117] Если бы газы и водяной пар пропускались через отдельные турбины, имелась бы обычная бинарная схема. Идеальные циклы, совершаемые газовоздушным и пароводяным рабочими телами. [c.117] Давления пара и газа за турбиной одинаковы. Давление пара р[ перед турбиной может значительно превышать давление воздуха за компрессором р1- В качестве приближения можно допустить, что отношение теплоперепадов в газе и паре будет таким же, как в изоэнтропических процессах. [c.118] А лп — температурный напор лопатка — пар. [c.119] Выполнение условия равенства теплоперепадов приведет к предельно возможному повышению давления в котле-утилизаторе и к срабатыванию в соплах основной части перепада давления пара. В итоге, если пар перед турбиной будет сухим насыщенным, то влажность за соплами может значительно превысить пределы, допускаемые в современных паровых турбинах. [c.119] Ниже мы условно рассматриваем случай, когда допустимо применение высоковлажного пара. Если дальнейшие исследования обнаружат необходимость сокращения влагосодержания, то в схеме появится пароперегреватель, который может способствовать некоторому увеличению к. п. д. установки. [c.119] По изоэнтропическому теплоперепаду в паре (/i = 166 ккал/кг) из выражения (4-14) определяли степень расширения в турбине. После этого находили степень повышения давления в компрессоре Ок- По методике, изложенной в гл. 3, вычисляли относительное количество пара d, генерируемого в котле-утилизаторе. [c.120] Предварительные расчеты показали, что такой упрощенный метод может дать приблизительное совпадение с результатами, полученными путем отдельного учета как возможных потерь механической энергии в газовом и паровом потоках, так и теплообмена между ними. В данном случае было принято значение Т1и о = = 0,86. [c.120] Температура лопатки вычислялась в предположении, что величина В в равенстве (4-9) равна аналогичной величине в случае обтекания цилиндрического стержня. [c.120] Температура лопатки может быть дополнительно снижена путем таких конструктивных мероприятий, как, например, относительное снижение высоты пароподводящих сопел. Кроме того, может оказаться, что целесообразно не стремиться строго выполнить условие равенства тепловых перепадов. Все это создает предпосылки для улучшения показателей схемы. Однако успешное выполнение соответствующих расчетно-конструкторских работ неосуществимо без серьезного пополнения экспериментального материала. [c.121] Можно предполагать, что установка с парциальным вводом газа и пара в турбину способна обеспечить к. п. д., доступный лишь в парогазовых установках (без охлаждения лопаток) с двумя или тремя ступенями нагрева. А ведь последние установки по степени сложности не идут ни в какое сравнение с предельно простой схемой рис. 4-9. [c.121] схемы можно улучшить ценой определенных усложнений. Так, возможно, что при малом числе ступеней в турбине значительную часть парового потока удастся выводить из нее лишь с небольшой примесью продуктов сгорания. Это открывает возможность использования мятого пара для целей теплофикации или же в дополнительной конденсационной турбине. [c.121] На рис. 4-9 нанесена пунктирная линия, дающая значения к. п. д. установки т) в случае, когда мятый пар направляется в конденсационную турбину. В расчетах было принято, что в паре содержится 2% неконденсируемых газов, удаляемых водоструйным эжектором, вакуум в конденсаторе составляет 90%, а 10% пара уходит в газовый тракт. [c.121] Открываются возможности сочетания турбины, имеющей парциальные подводы газа и пара, с различными схемами парогазовых и газопаровых установок. Однако решение всех этих вопросов требует экспериментальной проверки. [c.121] Учитывая, что в зависимости от тепловой схемы и параметров установки величина й = 0,1- 0,5, приходим к заключению, что в комбинированной газовой турбине, охлаждаемой водяным паром, в тракте последнего, тепловой поток окажется в 2—10 раз более значительным, нежели в газовом тракте. [c.122] В капитальных трудах по газовым турбинам основное внимание обычно уделяется расчету процессов теплообмена [Л. 4-1 ]. В отдельных работах даются также предложения по учету влияния теплообмена на термодинамические процессы в проточной части [Л. 4-15, 16]. Общая особенность всех этих работ состоит в том, что в них фактически не учитывается сжимаемость потока и наличие ступенчатого процесса, обусловленного конечными разностями температур торможения на лопатках смежных венцов. Процесс в проточной части турбины рассматривается, по существу, так, как если бы он протекал в поршневой машине, имеющей охлаждаемый цилиндр. В итоге делаются попытки оценить потери от охлаждения . [c.122] Упомянутые методы, очевидно, не применимы к расчету парового тракта комбинированных турбин, где теплообмен обусловливает не уменьшение, а возрастание располагаемой работы. Однако и применительно к расчету газового тракта эти методы нуждаются в коррективах, так как, если они даже позволяют оценить влияние охлаждения на суммарный энергетический эффект установки, то все же могут привести к искажениям при ступенчатом расчете турбины. [c.122] Вернуться к основной статье