Показатели экономичности турбин и турбоустановок

Абсолютный или термический КПД рассматриваемой идеальной ПТУ выражается через отношение полезной теоретической работы 1 кг водяного пара в цикле (L=q₁-q₂) к теплоте, переданной 1 кг рабочей среды в котле (q₁=h₀-h_пв), следующим образом:

(2.1)

где H₀= h₀-h_к_t � располагаемый теплоперепад турбины. Здесь принято, что L_н=h_пв-h_к¹<<L_т.

В реальном процессе расширения водяного пара в турбине при наличии потерь ее действительная работа L_т меньше теоретической, что характеризуется использованным теплоперепадом H_i =h₀-h_к. В h,s-диаграмме данные процессы представляются отрезками изоэнтропийного и реального (с ростом энтропии) расширения пара. Совершенство проточной части турбины характеризуется относительным внутренним КПД турбины: h_oi =H_i/H₀. С учетом расхода водяного пара G, кг/с, h_oi =N_i/N₀, где N_i=GH_i �внутренняя мощность турбины (кВт), а N₀=GH₀ � теоретическая мощность идеальной турбины.

Отношение использованного теплоперепада H_i к теплоте, подведенной к 1 кг рабочей среды в котле q₁, называют абсолютным внутренним КПД турбоустановки: h_i =h_th_oi. Этот КПД можно представить через отношение внутренней мощности турбины N_i=GH_i и теплоты, подводимой к рабочей среде в котле Q=Gq₁: h_i =N_i/Q. Механические потери мощности в турбине (преимущественно в подшипниках) DN_мех определяют ее эффективную мощность N_е=N_i-DN_мех, а h_мех=N_е/N_i называют механическим КПД турбины. С его учетом относительный эффективный КПД турбины h_o_е =h_oih_мех, а абсолютный эффективный КПД турбоустановки h_е =h_oih_мехh_t=h_o_еh_t. В свою очередь, с учетом потерь в электрогенераторе электрическая мощность на его зажимах N_Э=N_е-DN_эг определяет КПД электрического генератора h_эг =N_Э/N_i, а ее отношение к теоретической мощности турбины называют относительным электрическим КПД турбоагрегата: h_o_э =N_Э/N₀=h_o_еh_эг=h_oih_мехh_эг. Тогда абсолютный электрический КПД турбоустановки h_эт =h_o_эh_t=h_oih_мехh_эгh_t. Этот показатель свидетельствует, что для повышения экономичности паротурбинной установки следует увеличивать термический КПД цикла за счет роста разности средних температур подвода теплоты в котле и отвода теплоты в конденсаторе, а также совершенствовать проточную часть турбины, сокращать потери механические и в электрическом генераторе. Следует помнить, что абсолютные КПД (включая h_t) характеризуют эффективность преобразования теплоты в работу в цикле ПТУ и учитывают потерю теплоты в холодном источнике (в конденсаторе), а относительные КПД {включая h_мех,h_эг, а также h_к (КПД котла) и h_тр (КПД транспортировки водяного пара)} характеризуют степень совершенства соответствующих элементов электростанции.

Таблица 2.1. Мощности и КПД турбинных установок

КПД	Относительный	Абсолютный	Мощность
Идеальной турбины		h_t	N₀=GH₀
Внутренний	h_oi	h_i=h_th_oi	N_i=GH_i=GH₀ h_oi
Эффективный	h_oe=h_oih_мех	h_e=h_th_oe	N_e=GH₀ h_oe
Электрический	h_o_э=h_oih_мехh_эг	h_эт=h_th_оэ	N_э=GH₀ h_оэ

Здесь: N₀ � теоретическая, N_i � внутренняя, N_е �эффективная, N_Э �электрическая мощности турбины, турбоагрегата. Номенклатура показателей экономичности для паровых турбин регламентирована ГОСТ 4.424-86.

2. Жылуландыру жүйесі.

Теплоснабжение — система обеспечения теплом зданий и сооружений, предназначенная для обеспечения теплового комфорта для находящихся в них людей или для возможности выполнения технологических норм.

Состав системы теплоснабжения Система теплоснабжения состоит из следующих функциональных частей:

1. источник производства тепловой энергии (котельная, ТЭЦ);

2. транспортирующие устройства тепловой энергии к помещениям (тепловые сети);

3. теплопотребляющие приборы, которые передают тепловую энергию потребителю (радиаторы отопления, калориферы).

Классификация систем теплоснабжения

Принципиальные схемы систем теплоснабжения по способу подключения к ним систем отопления

По месту выработки теплоты системы теплоснабжения делятся на:

· централизованные (источник производства тепловой энергии работает на теплоснабжение группы зданий и связан транспортными устройствами с приборами потребления тепла);

· местные (потребитель и источник теплоснабжения находятся в одном помещении или в непосредственной близости).

По роду теплоносителя в системе:

· водяные;

· паровые.

По способу подключения системы отопления к системе теплоснабжения:

· зависимые (теплоноситель, нагреваемый в теплогенераторе и транспортируемый по тепловым сетям, поступает непосредственно в теплопотребляющие приборы);

· независимые (теплоноситель, циркулирующий по тепловым сетям, в теплообменнике нагреваеттеплоноситель, циркулирующий в системе отопления).

По способу присоединения системы горячего водоснабжения к системе теплоснабжения:

· закрытая (вода на горячее водоснабжение забирается из водопровода и нагревается в теплообменникесетевой водой);

· открытая (вода на горячее водоснабжение забирается непосредственно из тепловой сети).

3. КЭС жылу сүлбесі(1 билет,3 сурак)

ЕМТИХАН БИЛЕТІ № __ 16 __

1. Казандық қондырғының ПӘК-і

. (4.1)

КПД котла можно определить и по обратному балансу – через тепловые потери. Для установившегося теплового состояния получаем

. (4.2)

КПД котла, определяемый по формулам (1) или (2), не учитывает электрической энергии и теплоты на собственные нужды. Такой КПД котла называют КПД брутто и обозначают или .

Если потребление энергии в единицу времени на указанное вспомогательное оборудование составляет , МДж, а удельные затраты топлива на выработку электроэнергии в, кг/МДж, то КПД котельной установки с учетом потребления энергии вспомогательным оборудованием (КПД нетто), %,

. (4.3)

Иногда называют энергетическим КПД котельной установки.

Для котельных установок промышленных предприятий затраты энергии на собственные нужды составляют около 4% вырабатываемой энергии.

Расход топлива определяется:

. (4.4)

Определение расхода топлива связано с большой погрешностью, поэтому КПД по прямому балансу характеризуется низкой точностью. Данный метод используется для испытаний существующего котла.

Метод по обратному балансу характеризуется большей точностью, используется при эксплуатации и проектировании котла. При этом Q₃ и Q₄ определяется по рекомендации и из справочников. Q₅ определяется по графику. Q₆ – рассчитывается (редко учитывается), и по существу определение по обратному балансу сводится к определению Q₂, которое зависит от температуры уходящих газов.

КПД брутто зависит от типа и мощности котла, т.е. производительности, вида сжигаемого топлива, конструкции топки. На КПД влияет также режим работы котла и чистота поверхностей нагрева.

При наличии механического недожога часть топлива не сгорает (q₄), а значит не расходует воздуха, не образует продуктов сгорания и не выделяет теплоты, поэтому при расчете котла пользуются расчетным расходом топлива

. (4.5)

КПД брутто учитывает только тепловые потери.

1.
Рисунок 4.1 - Изменение КПД котла с изменением нагрузки

2. Жылулық алымдары бар жылуфикациялық турбиналар.

Теплофикационные паровые турбины служат для одновременного получения электрической и тепловой энергии. Тепловые электростанции, на которых установлены теплофикационные паровые турбины, называются теплоэлектроцентралями (ТЭЦ). К теплофикационным паровым турбинам относятся турбины с:

· противодавлением;

· регулируемым отбором пара;

· отбором и противодавлением.

У турбин с противодавлением весь отработанный пар используется для технологических целей (варка, сушка, отопление). Электрическая мощность, развиваемая турбоагрегатом с такой паровой турбиной, зависит от потребности производства или отопительной системы в греющем паре и меняется вместе с ней. Поэтому турбоагрегат с противодавлением обычно работает параллельно с конденсационной турбиной или электросетью, которые покрывают возникающий дефицит в электроэнергии.

В турбинах с регулируемым отбором часть пара отводится из одной или двух промежуточных ступеней, а остальной пар идёт в конденсатор. Давление отбираемого пара поддерживается в заданных пределах системой регулирования (в советских турбинах для поддержания заданного давления чаще всего используется регулирующая диафрагма за камерой отбора — ряд направляющих лопаток, разрезанных по перпендикулярной оси турбины плоскости; одна половина лопаток поворачивается относительно другой, изменяя площадь сопел). Место отбора (ступень турбины) выбирают в зависимости от нужных параметров пара.

У турбин с отбором и противодавлением часть пара отводится из одной или двух промежуточных ступеней, а весь отработавший пар направляется из выпускногопатрубка в отопительную систему или к сетевым подогревателям.

Схема работы теплофикационной турбины: Свежий (острый) пар из котельного агрегата (1) по паропроводу (2) направляется на рабочие лопатки цилиндра высокого давления (ЦВД) паровой турбины (3). При расширении, кинетическая энергия пара преобразуется в механическую энергию вращения ротора турбины, который соединен с валом (4) электрического генератора (5). В процессе расширения пара из цилиндров среднего давления производятся теплофикационные отборы и из них пар направляется в подогреватели (6) сетевой воды (7). Отработанный пар из последней ступени попадает в конденсатор, где и происходит его конденсация, а затем по трубопроводу (8) направляется обратно в котельный агрегат при помощи насоса (9). Бо́льшая часть тепла, полученного в котле используется для подогрева сетевой воды.