Тепловой расчёт ЦВД паровой турбины - Физика и энергетика курсовая работа

Главная

Физика и энергетика
Тепловой расчёт ЦВД паровой турбины

Значение тепловых электростанций. Определение расходов пара ступеней турбины, располагаемых теплоперепадов и параметров работы турбины. Расчет регулируемой и нерегулируемой ступеней и их теплоперепадов, действительной электрической мощности турбины.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

« Т епловой расчёт ЦВД паровой турбины »
Для производства электрической энергии используются природные энергетические ресурсы. В зависимости от вида энергетических ресурсов различают основные типы электростанций: тепловые (ТЭС), гидравлические (ГЭС) и атомные (АЭС). Наиболее распространение в настоящее время имеют ТЭС, на которых в электрическую энергию преобразуется тепловая энергия, вырабатываемая при сжигании органического топлива -- угля, мазута, газа и др. На ТЭС вырабатывается около 76 % всей вырабатываемой электроэнергии.
По роду двигателя ТЭС можно подразделить на паро- и газотурбинные. Газотурбинные установки (ГТУ) имеют ограниченную мощность (25-100 МВт), КПД - не более 28 % и работают только на жидком и газообразном топливе. Газотурбинные установки используются для покрытия пиков электрической нагрузки.
Паротурбинные электростанции подразделяются на конденсационные электростанции (КЭС) и теплоэлектроцентрали (ТЭЦ). КЭС отпускают потребителям только один вид энергии - электрическую (за исключением небольшого отпуска теплоты жилому посёлку при электростанции). Электростанции оборудуются турбинами конденсационного типа, не имеющими регулируемых отборов пара и, как правило, сооружаются в местах с хорошими условиями технического водоснабжения, обеспечивающими экономический вакуум в конденсаторах с минимальными затратами на перекачку охлаждающей воды.
ТЭЦ оборудуются турбинами с противодавлением или с регулируемыми отборами. Эти электростанции предназначены для отпуска как электрической, так и тепловой энергии. Особенностью ТЭЦ является комбинированная выработка электрической и тепловой энергии, характеризующая высокой тепловой экономичностью.
Тепло-электро централи сооружаются поблизости от потребителей теплоты, так как горячую воду и особенно пар невыгодно транспортировать на большие расстояния. Необходимость расположения ТЭЦ поблизости от тепловых потребителей не всегда позволяет сооружать их у источников водоснабжения. Поэтому многие ТЭЦ оборудуются искусственными охлаждающими устройствами компактного типа - градирнями. Электроэнергия от ТЭЦ передаётся к потребителям, как на высоком, так и на генераторном напряжении.
тепловой электростанция турбина мощность
2) начальное давление пара: p 0 = 12,8 МПа;
3) начальная температура пара: t 0 =555 о С;
4) противодавление за ЦВД: p 2 = 1,3 МПа;
5) частота вращения: n=3000 об/мин.
Определение расхода пара на турб ину
- коэффициент, учитывающий наличие нерегулируемых отборов пара на регенеративный подогрев питательной воды;
- расчётная электрическая нагрузка турбоагрегата; кВт.
H 0 - располагаемый теплоперепад турбины; кДж/кг
- внутренний относительный КПД турбины;
Коэффициент m p характеризует суммарную величину отборов пара на регенеративные подогреватели питательной воды. Принимаем для ЦВД с двумя отборами m p =1,09.
Располагаемый теплоперепад турбины H 0 находится как разность начальной энтальпии пара при заданных начальных давлении и температуре с учётом дросселирования в паровпускных органах и конечной энтальпии, соответствующей окончанию изоэнтропийного процесса расширения в проточной части до заданного конечного давления.
Средние значения КПД для турбины мощностью 40000 кВт принимаем 0,85.
Средние значения механического КПД принимаем 0,98.
Располагаемый теплоперепад в турбине:
Расход пара на ЦВД отличается от расхода пара на турбину, на величину утечки пара через уплотнение.
Утечка пара через уплотнение определится по формуле:
Коэффициент расхода: (определён по рисунку 1;3.25)
Таким образом расход пара на регулирующую ступень составляет:
На предварительном этапе расчёта задачей расчета регулирующей ступени является выбор её типа ,располагаемого теплоперепада и (или) диаметра , определение экономичности и параметров пара за регулирующей ступенью(в камере регулирующей ступени). Значение теплоперепада выбирается в зависимости от мощности и типа проектируемой турбины, начальных параметров пара, особенностей работы ступени в ожидаемых условиях эксплуатации, экономичности ступени и других обстоятельств.
Значение располагаемого теплоперепада одновенечной ступени составляет .
Регулирующая ступень - это первая ступень турбины при сопловом парораспределении. Основной конструктивной особенностью регулирующей ступени является изменяющаяся степень парциональности при изменении расхода пара на турбину. В связи с этим сопла регулирующей ступени объединены в группы. К каждой группе сопл пар подводится через самостоятельный регулирующий клапан. При одном открытом клапане работает одна группа сопл и поэтому ступень работает при малой степени парциональности. По мере открытия следующих регулирующих клапанов степень парциональности растёт. При всех открытых регулирующих клапанах степень парциональности регулирующей ступени всегда меньше единицы. Регулирующая ступень конструктивно отделена ёмкой камерой от последующих нерегулируемых ступеней. Эта камера необходима для растекания пара в окружном направлении, чтобы обеспечить подвод пара к первой нерегулируемой ступени по всей окружности без существенных аэродинамических потерь энергии.
В турбинах с дроссельным парораспределением регулирующая ступень отсутствует.
КПД регулирующей ступени зависит , главным образом , от площади проходного сечения сопловой решётки и отношения скоростей
Экономичность регулирующей ступени характеризуется внутренним относительным КПД который рассчитывается по формуле:
- поправка на КПД регулирующей ступени при отклонении отношения скоростей от оптимального значения ;
- давление пара перед соплами регулирующей ступени; Па.
- объём пара перед соплами регулирующей ступени; м 3 /кг.(по h-s диаграмме )
- отношение окружной скорости u к фиктивной скорости определяемой из соотношения :
Диаметр регулирующей ступени принимается в пределах 0,8-1,2 м при n=50 с -1 . При выполнении ротора цельнокованым средний диаметр регулирующей ступени не должен превышать 1,1 м по технологическим условиям его изготовления.
Значение оптимального отношения скоростей можно определить из условия максимума КПД по формуле:
- коэффициент скорости сопловой решетки (принимается =0,96);
1э -эффективный угол выхода потока пара из сопловой решетки;
- число венцов в ступени (при одновенечной );
при расчёте можно принять следующие значения угла выхода и степени парциональности:
-для одновенечной ступени значение угла выхода 1э =11-14 0 ; =0,05-0,12;принимается12 и 0,1
Для регулирующей ступени из-за потерь энергии на трение диска, от утечек пара и др. отношение скоростей выбирают несколько меньшими, чем их оптимальные значения, рассчитанные по формуле:
принимаем несколько меньшим равным 0,43;
При принятом м, рассчитываем теплоперепад регулирующей ступени:
- коэффициент скорости сопловой решетки;
- коэффициент скорости рабочих лопаток;
- угол выхода потока пара из сопловой решетки;
- угол направления относительной скорости на входе в рабочую решётку;
- угол направления относительной скорости на выходе из рабочей решётки.
Определение размеров первой и пос ледней нерегулируемых ступеней
В h-s диаграмме от точки, характеризующей состояние пара перед первой нерегулируемой ступенью, по полезно используемому теплоперепаду и заданному конечному давлению пара осуществляется построение предварительного реального процесса расширения пара в группе нерегулируемых ступеней.
При этом значение теплоперепада находится как разность начальной энтальпии пара и конечной энтальпии, соответствующей окончанию изоэнтропийного процесса расширения в нерегулируемых ступенях до заданного конечного давления.
Значение внутреннего КПД рассчитывается по формуле:
- средний расход пара через группу ступеней;
- средний удельный объём пара м 3 /кг
и ; и - расходы и удельные объёмы пара перед и за группой ступеней;
- располагаемый теплоперепад группы ступеней кДж/кг;
Определение размеров первой нерегулируемой ступени
Расчёт первой нерегулируемой ступени производится при принимаемых предварительно значениях диаметра ступени или высоты сопловой решётки
- степень парциональности (желательно иметь 1);
- теоретический объём пара за сопловой решёткой, м 3 /кг;
Отношение скоростей можно рассчитать по формуле:
- коэффициент расхода сопловой решётки (приближённо =0,97);
- частота вращения ротора турбины, 1/с;
- эффективный угол выхода пара из сопловой решётки.
Целесообразный диаметр первой нерегулируемой ступени
Для турбин с сопловым парораспределением значение можно принимать меньше диаметра регулирующей ступени на величину. Принимаем равным .
- находится по h-s диаграмме в точке , соответствующей окончанию изоэнтропийного процесса расширения пара в сопловой решётке.
Отношение скоростей можно рассчитать по формуле:
В зависимости от степени реактивности и угла выхода
-эффективный угол выхода задаётся с учётом того, что, с одной стороны, желательно его уменьшение для получения большей высоты лопаток и повышения КПД ступени, с другой стороны, уменьшение приводит к росту профильных потерь в решётках и увеличению осевого зазора между сопловой и рабочей решётками. Принимаем
Определение размеров п оследней нерегулируемой ступени
Для части высокого давления, а иногда и для всей проточной части турбины принимают постоянный корневой диаметр всех ступеней -. Такой закон изменения диаметров всех ступеней позволяет обеспечить унификацию хвостовых креплений лопаток, постоянство диаметров обточки дисков, а также размеров канавок в дисках, протачиваемых для крепления лопаток.
Если в группе ступеней с постоянным корневым диаметром принять постоянное значение отношения скоростей и степеней реактивности в сечениях у корня рабочих лопаток, то все лопатки этой группы будут иметь одинаковые профили и, следовательно, лопатки будут отличаться только высотой.
Такая унификация позволяет использовать один и тот же инструмент и приспособления, удешевляющие изготовление турбины.
При определении размеров последней нерегулируемой ступени исходят из того, что для обеспечения технологичности конструкции турбины, унификации ее отдельных её элементов проточная часть высокого давления турбины выполняется с постоянным корневым диаметром ступени (диаметром посадки рабочих лопаток на диск ).
При известных диаметре и высоте сопловой лопатки первой нерегулируемой ступени корневой диаметр определяется из выражения
-высота рабочей лопатки первой нерегулируемой ступени, м;
При равных корневых диаметрах ступеней турбины расчётные средние диаметры нерегулируемых ступеней возрастают вдоль проточной части от первой ступени к последней в связи с ростом высоты лопаток. Связь между высотами рабочих лопаток и диаметрами первой и и последней и нерегулируемых ступеней устанавливается из выражения :
Значения удельных объёмов пар в конце процесса расширения пара в первой и последней нерегулируемых ступеней определяют по предварительно построенному в hs- диаграмме действительному процессу расширения пара в группе нерегулируемых ступеней турбины по давлению пара за этими ступенями.
И затем средний диаметр последней ступени:
Определение числа нерегулируемы х ступеней и их теплоперепадов
Число нерегулируемых ступеней турбины находится по формуле
- располагаемый теплоперепад, приходящийся на группу нерегулируемых ступеней,
- средний теплоперепад нерегулируемой ступени, .
Значение теплоперепада находится по построенному в - диаграмме предварительному процессу расширения пара в турбине (п.2.3.) как разность энтальпии пара перед нерегулируемой ступенью и энтальпии точки, соответствующей окончанию изоэнтропийного расширения пара в проточной части нерегулируемых ступеней до заданного конечного давления пара.
Располагаемый теплоперепад в цилиндре, приходящийся на нерегулируемые ступени, определяется из - диаграммы процесса расширения:
Определение числа ступеней и распределение теплоперепада между ними удобно производить построением специальной диаграммы: выбирается отрезок a произвольной длины. По его концам на перпендикулярах откладывают отрезки, соответствующие в масштабе средним диаметрам первой нерегулируемой и последней ступеней цилиндра. Концы отрезков соединяют плавной кривой, соответствующей закону раскрытия проточной части.
Для первой и последней ступеней определяют , обеспечивающее максимум лопаточного КПД:
где - фиктивная скорость пара в ступени, м/с;
На диаграмме наносится линия изменения x опт по ступеням, (это либо прямая линия, либо вообще величина x опт принимается постоянной для всех ступеней). Отрезок а делим на 16 равных частей, из концов отрезков восстанавливаем перпендикуляры и в точках пересечения с линиями средних диаметров и x опт определяют величины d и x опт условных ступеней. По этим данным определяют теплоперепады по формуле:
Определим число нерегулируемых ступеней в ЦВД. Из предварительного расчёта известны средние диаметры паровой и последней ступеней цилиндра:
Располагаемый теплоперепад на нерегулируемые ступени ЦВД:
Примем постоянными для всех ступеней:
Предварительно оценив количество нерегулируемых ступеней в ЦВД:
Найдём величину коэффициента возврата тепла:
где =0,85 - КПД рассчитываемого отсека;
=- коэффициент для процесса, проходящего в перегретом паре;
Необходимое число ступеней в цилиндре:
Уточнённый средний теплоперепад на ступень цилиндра:
Процесс расширения пара в турбине в h , s -диаграмме
Определяем давление перед проточной частью турбины , приняв потери давления в паровпускных органах из рекомендуемого диапазона :
Считая процесс дросселирования в паровпускных органах изоэнтальпийным, строим его в hS- диаграмме отрезком горизонтали до пересечения в точке Оґ с изобарой
Принимаем что турбина имеет сопловое парораспределение, характерное для современных турбин мощностью ниже 1000 МВт.
Регулирующую ступень выполняем одновенечной: при принятом среднем диаметре регулирующей ступени рассчитан располагаемый теплоперепад регулирующей ступени равен ;
КПД регулирующей ступени рассчитан и составляет
Действительный теплоперепад, срабатываемый в регулирующей ступени:
Для построения процесса расширения пара в регулирующей ступени из точки Оґ hS - диаграммы по вертикали откладываем отрезок, равный .
определяет изобару Р р.с =10,3 МПа . Откладывая из точки Оґ на этой же вертикали отрезок, равный и проводя через его конец изоэнтальпу:
до пересечения с изобарой , получаем точку 1, соответствующую окончанию действительного процесса расширения (с учётом потерь) пара в регулирующей ступени. В точке 1:
Действительный процесс расширения пара в регулирующей ступени изображается отрезком прямой, соединяющей точки Оґ и 1.
Давление пара за ЦВД принимаем равным давлению в производственном отборе Р пр.отб. :
Строим изоэнтропный процесс расширения пара в ЦВД. Опуская вертикаль из точки 1 до пересечения с изобарой в точке 2 ид , находим:
и располагаемый теплоперепад в ЦВД:
Задаёмся величиной относительного внутреннего КПД ЦВД определяем действительный теплоперепад, срабатываемый в ЦВД:
В hS - диаграмме находим точку 2, соответствующую окончанию действительного процесса расширения в ЦВД, как точку пересечения изоэнтальпы
Действительный процесс расширения в ЦВД изобразится отрезком прямой, соединяющей точки 1 и 2.
Детальный расчёт регулирующе й ступени
Окружная скорость в среднем диаметре
Давление торможения перед ступенью ,
- по параметрам пара перед ступенью.
Изоэнтропийный теплоперепад ступени по параметрам торможения,,
Изоэнтропийный теплоперепад в сопловой решётке ,
Изоэнтропийный теплоперепад в рабочей решётке ,
Удельный объём пара за сопловой решёткой (теоретический)
Удельный объём пара за рабочей решёткой (теоретический)
Теоретическая скорость выхода из сопловых лопаток ,
Выходная площадь сопловой решётки (предварительная) при
Высота сопловых лопаток предварительная
Коэффициент расхода сопловой решётки
Коэффициент скорости сопловой решётки
Скорость выхода пара из сопловой решётки
Относительная скорость пара на входе в рабочую решётку
Угол направления, , относительной скорости ,
Теоретическая скорость выхода из рабочей решётки
Коэффициент расхода рабочей решётки
Угол направления , град, скорости .
Коэффициент скорости рабочей решётки ,
Относительная скорость на выходе из рабочих лопаток
Абсолютная скорость на входе из рабочих лопаток
Коэффициент полезного действия лопаток
Относительные потери от утечек через диафрагменное уплотнение
Относительные потери от утечек через бандажные уплотнения
Абсолютные потери от утечек через уплотнения турбины
Использованный теплоперепад ступени
Внутренний относительный КПД ступени
Из атласа профилей лопаток выбираем профили сопловых и рабочих лопаток не регулируемых ступеней:
Кинетическая энергия на входе в ступень
Располагаемый теплоперепад от параметров торможения
Располагаемый теплоперепад от статических параметров
Относительная скорость на входе в рабочую решётку и
абсолютная скорость на выходе из неё
Потери энергии с выходной скоростью
Потери от трения диска, парциональности, влажности
Кинетическая энергия на входе в ступень
Располагаемый теплоперепад от параметров торможения
Располагаемый теплоперепад от статических параметров
Относительная скорость на входе в рабочую решётку и
абсолютная скорость на выходе из неё
Потери энергии с выходной скоростью
Потери от трения диска, парциональности, влажности
Кинетическая энергия на входе в ступень
Располагаемый теплоперепад от параметров торможения
Располагаемый теплоперепад от статических параметров
Относительная скорость на входе в рабочую решётку и
абсолютная скорость на выходе из неё
Потери энергии с выходной скоростью
Потери от трения диска, парциональности, влажности
Кинетическая энергия на входе в ступень
Располагаемый теплоперепад от параметров торможения
Располагаемый теплоперепад от статических параметров
Относительная скорость на входе в рабочую решётку и
абсолютная скорость на выходе из неё
Потери энергии с выходной скоростью
Потери от трения диска, парциональности, влажности
Кинетическая энергия на входе в ступень
Располагаемый теплоперепад от параметров торможения
Располагаемый теплоперепад от статических параметров
Относительная скорость на входе в рабочую решётку и
абсолютная скорость на выходе из неё
Потери энергии с выходной скоростью
Потери от трения диска, парциональности, влажности
Кинетическая энергия на входе в ступень
Располагаемый теплоперепад от параметров торможения
Располагаемый теплоперепад от статических параметров
Относительная скорость на входе в рабочую решётку и
абсолютная скорость на выходе из неё
Потери энергии с выходной скоростью
Потери от трения диска, парциональности, влажности
Для всех не регулируемых ступеней приняты неизменными корневая степень реактивности, хорда профиля сопловой лопатки и хорда профиля рабочей лопатки (на среднем диаметре). Все ступени выполняются с цилиндрическим бандажом.
Потери от утечек в диафрагменном уплотнении определяем по формуле:
где принято постоянным для всех ступеней отсека.
Потери от периферийной утечки определяются по формуле:
Из атласа профилей лопаток выбираем профили сопловых и рабочих лопаток не регулируемых ступеней:
Для окончательного формирования решётки необходимо определить число профилей в решётке (круговой).
-средний диаметр решётки (ступени);
-шаг расположения в решётке на среднем диаметре;
Сопловая решётка Z=7; Рабочая решётка Z=16.
Расчёт электрической мощности турбины
После детального расчёта ступеней находится электрическая мощность турбины по формуле:
В данном курсовом проекте была рассчитана паровая турбина электрической мощностью 40 МВт.
На основании исходных данных определены расходы пара ступеней турбины, располагаемые теплоперепады, а также геометрические параметры работы турбины. В результате детального расчета всех (регулируемой и нерегулируемых ступеней) определена действительная электрическая мощность турбины.
1. Трубилов М.А., Арсеньев Г.В., Фролов В.В. и др. «Паровые и газовые турбины», Энергоатомиздат, 1985г.
2. Щегляев А.В. «Паровые турбины», Энергия, 1967.
Предварительное построение общего теплового процесса турбины в h-S диаграмме. Расчет системы регенеративного подогрева питательной воды турбоустановки. Определение основных диаметров нерегулируемых ступеней с распределением теплоперепадов по ступеням. курсовая работа [219,8 K], добавлен 27.02.2015
Изучение конструкции турбины К-500-240 и тепловой расчет турбоустановки электростанции. Выбор числа ступеней цилиндра турбины и разбивка перепадов энтальпии пара по её ступеням. Определение мощности турбины и расчет рабочей лопатки на изгиб и растяжение. курсовая работа [1,5 M], добавлен 17.10.2014
Анализ действительных теплоперепадов и внутренних мощностей отсеков турбины. Сущность тепловой системы регенеративного подогрева питательной воды турбоустановки. Понятие регенеративной и конденсационной установок. Конструкция и принципы работы турбины. курсовая работа [1,4 M], добавлен 09.09.2014
Оценка расширения пара в проточной части турбины, расчет энтальпий пара в регенеративных отборах и значений теплоперепадов в каждом отсеке паровой турбины. Оценка расхода питательной воды, суммарной расчетной электрической нагрузки, вырабатываемой ею. задача [103,5 K], добавлен 16.10.2013
Задачи ориентировочного расчета паровой турбины. Определение числа ступеней, их диаметров и распределения тепловых перепадов по ступеням. Вычисление газодинамических характеристик турбины, выбор профиля сопловой лопатки, определение расхода пара. курсовая работа [840,0 K], добавлен 11.11.2013
Проект цилиндра паровой конденсационной турбины турбогенератора, краткое описание конструкции. Тепловой расчет турбины: определение расхода пара; построение процесса расширения. Определение числа ступеней цилиндра; расчет на прочность рабочей лопатки. курсовая работа [161,6 K], добавлен 01.04.2012
Краткая характеристика общего конструктивного оформления спроектированной турбины, ее тепловой схемы и основных показателей. Выбор дополнительных данных для расчета турбины. Тепловой расчет нерегулируемых ступеней. Механические расчеты элементов турбины. курсовая работа [3,7 M], добавлен 01.12.2014
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Тепловой расчёт ЦВД паровой турбины курсовая работа. Физика и энергетика.
Реферат Какое Выравнивание
Реферат по теме Тенденции развития транспорта
Дипломная работа по теме Становление института посредничества в хозяйственном судопроизводстве
Евгений Онегин Любимый Герой Сочинение
Реферат: The Scarlet Letter And A Tale Of
Реферат: Основы безопасности жизни (ОБЖ)
Сочинение 9.3 Сила Духа По Тексту Овчинниковой
Курсовая работа: Оформление управленческих документов
Дипломная Работа На Тему Язвенная Болезнь
Реферат по теме Нобелевские лауреаты в иммунологии
Топик: Doubts accident result of freak weather
Курсовая Работа На Тему Державне Управління В Сфері Охорони Здоров’Я
Реферат: Тема: «Геологические проблемы Санкт-Петербурга»
Вид Философского Сочинения Аристотеля
Реферат: Исследование половых различий при работе с Интернетом на примере российских пользователей
Реферат: Рекомендации по использованию и контролю лесного рынка. Скачать бесплатно и без регистрации
Сочинение О Каком Либо Животном
Реферат: Методические рекомендации для студентов заочной формы обучения. Норильск: Заполярный филиал лгу им. А. С. Пушкина, 2022. 40 с
Курсовая работа по теме Предмет, метод и система гражданского процессуального права \Украина\
Контрольная работа: Виды рисков и методы их оценки. Понятие и процедура банкротства
Анализ структуры городской администрации города Малгобека - Государство и право отчет по практике
Прекаризация и атипичная занятость мужчин и женщин (на примере современной России и Франции) - Социология и обществознание дипломная работа
Расчет тяговой динамики и топливной экономичности автомобиля ВАЗ-21120 - Транспорт курсовая работа