ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Краткий обзор использования неводяных паров из "Неводяные пары в энергомашиностроении " Мысль об использовании неводяных паров в паровых двигателях возникала еще в начальной стадии развития термодинамики и теплотехники. [c.9] Авторы первых проектов установок с использованием низко-кипящих веществ в качестве рабочего тела считали целесообразным применение таких веществ в низкотемпературной части комбинированных каскадных циклов (с двумя или тремя рабочими телами). Простейшим из таких комбинированных циклов является бинарный (двухступенчатый) каскадный цикл, в верхней температурной ступени которого используется водяной пар, а в нижней ступени — пар низкокипящей жидкости [97]. [c.9] Появление паровой турбины и усовершенствование конденсаторов позволило получать необходимые мощности агрегатов при относительно небольших габаритах и весах и глубоком вакууме. Быстрое развитие паровых турбин для стационарных и судовых установок ограничило дальнейшее применение поршневых машин, в том числе и на парах низкокипящих жидкостей, что определило конец первого этапа применения неводяных паров в энергетическом машиностроении. [c.10] Однако, когда появились затруднения в повышении начальных параметров пара в турбинах свыше (20- -30) 10 Па, 400—450° С с целью дальнейшего снижения удельного расхода топлива, мысль конструкторов снова вернулась к идее применения неводяных паров, но уже не в поршневых машинах, а в паровых турбинах. Применение неводяных паров обещало возможности улучшения термодинамического цикла как за счет изотермического подвода тепла при более высокой температуре и умеренном начальном давлении, так и за счет понижения температуры отвода тепла при умеренном вакууме. [c.10] Возникли предложения об осуществлении бинарных циклов с высококипящими рабочими телами, в частности путем надстройки высокотемпературной ступени над пароводяным циклом [91, 102]. [c.10] В Центральном котлотурбинном институте им. И. И. Ползу-нова был выполнен комплекс проектных и экспериментальных работ по созданию ртутно-водяных бинарных установок. Была построена полупромышленная установка, эксплуатация которой дала материалы для проектирования установок большой мощности [63]. Начавшаяся война прервала эти работы. В послевоенные годы в СССР и зарубежных странах уже удалось преодолеть трудности производства и эксплуатации установок водяного пара с начальными параметрами (90- -130) 10 Па, 500—565° С, к. п. д. которых близок к к. п. д. ртутно-водяных установок с давлением ртутного пара 10-10 Па (515° С). Далее началось освоение установок водяного пара закритического давления (240-н257) 10 Па, 540—565° С с расчетным к. п. д. до 40—41%. В связи с этим был утрачен интерес к работам по ртутно-водяным установкам на органическом топливе в СССР и зарубежных странах. [c.11] Баржо предложил бинарный цикл с верхней ступенью на парах бромата алюминия AlaBr . Невысокая критическая температура бромата алюминия и химическое взаимодействие с водой (с образованием активного бромистого водорода) были причиной отказа от реализации этого цикла. [c.12] Ложкиным и А. А. Канаевым были исследованы особенности бинарного паротурбинного цикла с водяным паром в верхней ступени и сернистым ангидридом и другими низкокипящими веществами в нижней ступени [63]. [c.12] Гохштейн выполнил исследование циклов с различными низкокипящими веществами [22] и предложил использовать цикл на углекислоте. Сначала рассматривался цикл с конденсацией паров углекислоты при отводе тепла жидкостным сжатием и обычной регенерацией, как в газотурбинных установках [21]. В дальнейшем Д. П. Гохштейном с сотрудниками исследовался вариант со сжатием газообразной фазы и другими улучшениями углекислотного цикла. [c.12] Гохштейн, И. С. Бадылькес и В. С. Мартыновский исследовали характеристики паротурбинной бинарной установки с фреоном в нижней ступени, имея целью получение дополнительной выработки электроэнергии в холодное время года. [c.12] Несмотря на это накопленный опыт применения неводяных рабочих тел оказал большую помощь в дальнейшем прогрессе энергетики и, в частности, в создании оборудования атомных электростанций. [c.13] Развитие теплоэнергетики всегда шло в двух основных направлениях — повышение тепловой экономичности и надежности тепловых двигателей, увеличение единичной мощности агрегатов и мощности электростанций. В настоящее время располагаемые ресурсы органического топлива не обеспечивают необходимого увеличения производства электроэнергии. В будущем дефицит топлива будет увеличиваться и повышение тепловой экономичности энергетических установок становится еще более важной задачей. Увеличение объема производства электроэнергии требует дальнейшего увеличения мощности энергетических агрегатов и электростанций. Эти же тенденции характерны и для атомной энергетики, удельный вес которой к концу столетия станет значительным. На рис. 1 показаны тенденции роста единичных мощностей турбоагрегатов Nfn электростанций, использующих как органическое (/), так и ядерное топливо (2). [c.13] Для электростанций недалекого будущего мощности турбоагрегатов до 1—2 млн. кВт не будут редкостью. Современные технические средства позволяют в дальнейшем довести мощности турбин до 2,5—3 млн. кВт. Освоенные в настоящее время лопатки последних ступеней длиной 980—1050 мм позволяют создавать одновальные турбины мощностью до 800 МВт с тремя цилиндрами низкого давления. Чтобы создать одновальную турбину мощностью 1000—1200 МВт нужно или увеличить суммарную площадь выхлопа цилиндров низкого давления (увеличить высоту лопаток последних ступеней) или найти пути увеличения удельной нагрузки торцовой площади выхлопа без ухудшения тепловой экономичности турбины. Увеличение площади выхлопа в полтора раза для турбины при диаметре последней ступени 3000 мм и 3000 об/мин может быть достигнуто при создании лопатки последней ступени длиной 1300 мм. По условиям прочности лопатки такой длины в настоящее время могут быть выполнены из титановых сплавов. [c.13] Дальнейшее увеличение единичной мощности турбоагрегатов возможно также за счет уменьшения скорости вращения ротора с 3000 до 1500 об/мин. [c.14] Вернуться к основной статье