Расчет основных характеристик паровых турбин

1. Степень реактивности ступени r – отношение располагаемого теплоперепада на рабочих лопатках H₂ к располагаемому теплоперепаду ступени H₀

H₀ = H₁ + H₂,

где H₁ – располагаемый теплоперепад в соплах, т.е.

.

2. Действительная скорость истечения пара из сопел

, м/с,

где j=0,93¸0,98 – скоростной коэффициент сопла;

h₀ и h₁ – энтальпия пара на входе и выходе из сопла, кДж/кг;

с₀ – начальная скорость пара перед соплом, м/с (в большинстве случаев с₀ не велика и ею можно пренебречь).

3. Окружная скорость на середине лопатки

,

где d – средний диаметр ступени, м;

n – частота вращения вала турбины, об/мин.

4. Относительная скорость входа пара на лопатки

, м/с,

где a₁ – угол наклона сопла к плоскости диска или угол между вектором скорости и плоскостью диска.

Относительная скорость выхода пара из канала между рабочими лопатками:

- в активной ступени (при r=0)

w₂ = y × w₁, м/с,

- в реактивной ступени (при r>0)

, м/с,

где y=0,86–0,95 – скоростной коэффициент лопаток.

5. Абсолютная скорость выхода пара из канала между рабочими лопатками

, м/с,

где b₂ – угол выхода пара из рабочей лопатки, который выбирают из соотношения

b₂ = b₁ – (1¸10^о),

где b₁ – угол выхода пара на рабочую лопатку, который можно определить из треугольника скоростей по формуле:

.

Угол наклона абсолютной скорости выхода пара из канала между рабочими лопатками a₂ получают из треугольника скоростей:

.

Работа 1 кг пара на лопатках ступени

, кДж/кг.

6. Коэффициент полезного действия турбины

6.1. Относительный внутренний к.п.д. турбины:

,

где h₀ и h_к – энтальпия пара при начальных и при конечных параметрах пара, кДж/кг;

h_ка – энтальпия пара при адиабатном расширении пара от начального его состояния до конечного, кДж/кг.

6.2. Механический к.п.д.:

.

На практике относительный внутренний к.п.д. турбин находится в пределах

h_Оi=0,7¸0,88.

Механический к.п.д. паровой турбины

h_М=0,97¸0,99.

6.3. Относительный эффективный к.п.д. турбины представляет собой произведение относительного внутреннего к.п.д. турбины на ее механический к.п.д.:

h_Оe = h_Оi × h_М.

Относительный эффективный к.п.д. в зависимости от мощности турбин

h_Оe=0,68¸0,87.

6.4. К.п.д. электрического генератора

.

К.п.д. электрического генератора

h_Г=0,96¸0,99.

6.5. Относительный электрический к.п.д. турбогенератора

h_оэ = h_Оe × h_Г = h_оi × h_М × h_Г.

7. Мощность турбины

7.1. Эффективной называют мощность, снимаемую с вала или соединительной муфты турбины:

N_e = D × H₀ × h_Оe, кВт,

где D – расход пара на турбину, кг/с.

Величина N_e меньше внутренней (индикаторной) мощности N_i на величину механических потерь:

N_e = N_i – N_м, кВт.

7.2. Величину N_i находят по формуле механического к.п.д. h_м.

7.3. Электрическую мощность N_Э определяют по формуле для к.п.д. электрического генератора h_Г.

8. Расход пара на турбину

8.1. Удельный эффективный расход пара характеризует экономичность паровой турбины, представляет собой отношение секундного расхода пара к эффективной мощности:

, кг/(кВт×ч).

Удельный эффективный расход пара у мощных конденсационных турбин при полной нагрузке составляет:

d_e = 3¸4 кг/(кВт×ч).

8.2. Расход пара на турбину с отбором пара

, кг/с,

где D_п – отбор пара, кг/с;

h_п – энтальпия пара, поступающего из отбора, кДж/кг:

,

где h_па – энтальпия пара при адиабатном расширении от начального состояния до давления при отборе, кДж/кг;

– относительный внутренний к.п.д. части высокого давления до отбора.

Энтальпия пара в конденсаторе

, кДж/кг.

где – относительный внутренний к.п.д. части низкого давления после отбора.