Turbine cu abur. Partea 1
In condensare 1p (nshtsh parametri înalți de abur inițial ultima etapă de lucru în câmpul de mai jos saturație Lipnya, t. Mediul de lucru E. în ele este abur umed. In turbinele saturate si slaboperegretogo abur folosite în centralele nucleare, numărul de etape de lucru cu abur umed, substanțial Există turbine (abur saturat și fără supraîncălzire intermediară), în care aburul este umed în toate etapele.
Investigațiile efectuate atât în turbinele experimentale, cât și în centralele electrice au arătat că atunci când funcționează cu aburi umede, economia etapelor scade. Aceasta se datorează următoarelor motive:
creșterea pierderilor de energie în laturile considerate la §2.8;
pierderi de energie pentru dispersarea umidității în spațiu datorită unei viteze de umiditate mai scăzute, în special dispersate gros, și frecare între faza de vapori și fază lichidă;
umiditatea cade
, lovind pe spatele profilului
și astfel exercită un efect de întârziere asupra lamei, adică reducerea muncii utile a pasului. Această ipoteză este confirmată atât prin experimente speciale, cât și indirect prin urme de distrugere a eroziunii pe această parte a lamei (vezi § 5.2);
pierderi suplimentare în grătarul de lucru rotativ asociat cu separarea filmei de apă, aruncări înapoi
umiditate, o creștere a pierderilor de capăt în zona periferică și așa mai departe.
În treptele în care este organizată o separare specială a umezelii, este inevitabilă scoaterea din treaptă împreună cu umiditatea și o parte a aburului. Dacă această derivație este realizată din matricea duzei sau în spatele acesteia, adică până la rotor, atunci în această etapă lucrările utile scad și, în consecință, eficiența scade.
s, este diferența de eficiență a stadiului de funcționare cu abur supraîncălzit și umed, adică,
Proporția componentelor individuale ale pierderilor în reducerea generală a eficienței la funcționarea prin abur umed este diferită și depinde de mulți factori fizici și geometrici. Cu toate acestea, în cele mai multe cazuri, în etapele turbinelor cu mai multe etape, sunt determinante pierderile de frânare și de dispersie a umezelii mari dispersate.
Expansiunea expiră mai jos
linia de saturație, atunci efectul umezelii asupra caracteristicilor integrale ale treptei și a eficienței acesteia este determinat de natura neechilibrată a procesului. Apoi, conform formulelor (2.80) - (2.82)
Dacă procesul de extindere începe în regiunea unei vapori ușor umede (y0> 0,01), atunci în formulele (4.41) și (4.42)
(Figura 4.22, a); dacă este în fața stadiului de abur
Dacă aburul la intrarea în stadiu este umed 00> 0,01 -> 0,02), se formează o peliculă de apă în zăbrelele duzei pe pereții profilului. Această peliculă, care se scurge de la marginile de ieșire ale lamelor duzei, este ruptă, este îndepărtată de abur spre lamelele de lucru și în partea de curgere turbionară a umezelii tinde spre periferie. Faza lichidă care intră în rotor poate fi divizată condiționat în mai multe fracții:
a) umiditate, în cea mai mare parte fin dispersată, împreună cu vaporii care trec prin grătarul de lucru aproape fără contact cu lamele și direcționați în continuare către etapa următoare sau conducta de ramificație;
parțial aruncat înapoi în gaura axială la lamele duzei în direcția spre periferie, unde din nou lamele de lucru cad, etc. Această umiditate. când este lovit de suprafața lamelor, este aruncat în curent sub formă de picături mici și formează un film parțial separat de forța centrifugă, care este parțial frustrat de marginile de ieșire ale lamelor de lucru.
profiluri, limite de zăbrele meridionale, lacune, prezența bandajelor, legături de sârmă etc.
regula, denaturează foarte mult imaginea distribuției umidității din spatele scenei, reprezentată. de exemplu, în Fig. 4.23
În mod obișnuit, cel mai înalt grad de umiditate este, de exemplu, în spatele ultimei etape a CND în zona de 0,5 0,5 în înălțime (vezi mai jos, figura 5.7). În partea curgătoare a turbinei și în etapele sale individuale există locuri de umiditate crescută și o dispersie substanțial crescută (B și D în Figura 4.23). Acestea sunt locuri în care umezeala este sub formă de jeturi, filme care se sparg de pe suprafețele de curgere; acestea sunt urme de legături de sârmă, în zona conturului meridional periferic, mai ales dacă forma sa este nefavorabilă din punct de vedere aerodinamic.
Conceptul de cereale sub și amânați prin umezeală nu este, de asemenea, absolut și depinde de o serie de factori, în special, de presiunea de vapori. Se crede, în general, că în etapele de joasă presiune ale turbinelor cu abur, 5n-10 pm și la o presiune> 0,5 MPa s <:/> 10 ^ 20 pm. Problema este că, în funcție de presiune, raportul densităților de vapori și apă, distanțele intercalate și alte caracteristici fizice ale schimbărilor aburului umed.
Așa cum sa subliniat (vezi secțiunea 2.8), se poate presupune în mod obișnuit că în fluxurile de accelerare, unul mare este umiditatea care se mișcă cu un coeficient de alunecare v <0,8.
Atunci când o rată de alunecare diferență V mare în vitezele de vapori și de umiditate și, prin urmare, la unghiurile de intrare pentru Px palelor rotorului și $ ^ nu ar fi la fel de mare și picături de umiditate care se încadrează pe suprafața palelor rotorului, nu numai că nu inhibă, ci mai degrabă poate crește util
lucrările efectuate în stadiu, deși eficiența stadiului va fi în continuare mai scăzută decât atunci când se lucrează cu abur supraîncălzit. Desigur, în realitate, picăturile vor cădea pe lamele de dimensiuni diferite, dar și cu coeficienți de alunecare diferiți V. Prin urmare, un calcul detaliat al pierderilor de frânare necesită separarea umidității în mai multe grupe.
Reprezentăm puterea de frânare în treaptă pe baza ecuației Euler (a se vedea §3.1):
- componentele circumferențiale ale debitelor de umiditate cu granulație grosieră la ieșirea din grătarul duzei și în treaptă; sU * l este sarcina elementară a umidității la intrarea în grătarul de lucru și, prin urmare, la ieșirea din acesta.
va crește și calculul va da valori prea mari
sunt calculate conform legii cunoscute a distribuției umidității și sunt x = 0,6 -
1, unde valoarea inferioară se referă la ultimele etape ale turbinei și la cele mai mari la lamele scurte.
, pe puterea teoretică a scenei
,
obținem o expresie aproximativă pentru coeficientul de pierderi din stadiu datorat decelerației:
Pierderile relative ale accelerației în golul axial depind în principal de coeficientul de alunecare c = c / c și de conținutul de umiditate yx
Dacă presupunem că pierderile din dispersia picăturilor mari în golul axial, între grătare și frânare sunt cele principale în reducerea eficienței treptei atunci când se lucrează cu aburul său umed, atunci
adică atunci când, conform (4.47), pierderile
se poate folosi formula semiempirică a MPEI
și aproximativ poate fi luat egal cu
În schimb, valoarea lui XKp depinde de multe caracteristici geometrice și de regim ale părții care curge. Pentru turbinele cu mai multe etape, cr poate fi estimat din formula [48]
= 3); p0 este presiunea de vapori în fața etapei, MPa.
. Pe de altă parte, principala (formată în etapele anterioare) și umiditatea secundară, formată din cauza expansiunii aburului într-o anumită etapă, sunt reflectate diferit în economie. Picăturile de umiditate secundară au o dimensiune cu mai multe ordine de mărime mai mică decât picăturile de umiditate primară. Împingerea picăturilor de umiditate de la vitezele debitului de abur este mai mică, cu atât dimensiunea picăturilor este mai mică. Toate acestea sugerează că pierderile cauzate de umiditatea primară sunt mai mari decât pierderile cauzate de umiditatea care tocmai s-a format.
Pentru calcule preliminare ale unei părți care curge cu abur umed, formula de pierdere a umidității estimată
Y0 și Y2 reprezintă umiditatea vaporilor în fața și în spatele grupului de trepte sau etape în cauză. Coeficientul a, în funcție de caracteristicile specifice ale treptelor, este luat ca a = 0,4h-0,9.
Precum și alte pierderi suplimentare - frecarea discului, orificiul de intrare parțială, scurgere, pierderea umidității reduce raportul de viteza optimă la care randamentul deplin gradul relativ intern atinge o valoare maximă.
Pentru a reduce pierderile din umiditate, reducând în mod semnificativ economia etapei și a turbinei ca întreg, se iau măsuri speciale, care pot fi împărțite în trei grupe:
1) o scădere a umidității schematice aparentă, așa-numită. Pentru a alimenta turbinele, folosind combustibil organic, crește cel mai eficient temperatura inițială și intermediară de aplicare supraîncălzirea aburului. După cum sa arătat în secțiunea 1.3, eficiența ciclului crește simultan. Restricția în creșterea temperaturii inițiale a aburului și temperatura reincalzitorul asociată cu necesitatea de a aplica pentru o instalație de cazane, conducte spre turbina și turbina materiale scumpe adesea redus de fiabilitate, cu complicarea instalației, cu o anumită scădere a flexibilității sale, din cauza mai mare timpul necesar pentru unitatea de pornire , și așa mai departe.
In turbinele, proiectate să funcționeze cu reactoare nucleare răcite cu apă și cu reactoarele rapide de tip nou (vezi. § 1.6 și 10.3) separarea externă aplicabilă umidității, supraîncălzirea intermediară a aburului, precum și, ocazional, trecerea de la saturate la slaboperegretomu cuplu admisia turbinei. Acesta din urmă depinde de proiectarea reactorului și a setului de generatoare de abur. separator de aplicare și turbină, imediat după aceea promparoperegrevagelya instalare complicată și costisitoare, datorită dimensiunii mari a acestor mașini și punerea în aplicare a acestora de oțel-CALITATE guvernamentale.
În ciuda tuturor acestor dificultăți turbinele cu abur moderne, o putere mare, care operează centrale electrice cu combustibili fosili, precum și o turbină instalată la centralele nucleare cu reactoare de răcire cu gaz cu temperatură înaltă și reactoarele rapide, sunt întotdeauna efectuate cu reîncălzire. Turbinele centralelor nucleare cu reactoare răcite cu apă au o separare externă; de regulă, este prevăzută și supraîncălzirea intermediară a aburului;
o scădere a conținutului efectiv de umiditate, în primul rând sub forma unui coalescer, datorită evacuării umidității din partea care curge din turbină, incluzând grilele de turbină. Trebuie avut în vedere faptul că îndepărtarea umidității este în mod inevitabil însoțită în mod inevitabil de o aspirație a unei părți a aburului, ceea ce nu duce la o muncă utilă în grila următoare sau în etapele ulterioare. În acest sens, este de dorit direcționarea umezelii care trebuie îndepărtată în sistemul de încălzire regenerativă a apei de alimentare, combinând îndepărtarea umidității cu probele de abur. În acest caz, energia vaporilor îndepărtate cu umiditate este utilă. În unele cazuri, paletele de încălzire și, prin urmare, evaporarea umidității formate pe suprafața lor;
reducerea efectelor nocive ale umezelii, care poate atinge un nivel de design bun și de selecție a raportului optim ratelor, gratarele alegerii raționale termina tur, lacune, ținând seama de caracteristicile fluxului de abur umed în etapa de calcul.
Așa cum este indicat, există diferite fluxuri de forfecare și vortex barilor și în trepte în ansamblu, ceea ce duce la o scădere a eficienței măsurilor, care funcționează cu abur supraîncălzit, stimulează creșterea pierderii de umiditate. Prin urmare, pentru a reduce aceste pierderi suplimentare, este necesar sau cel puțin de dorit: optimizarea grătarelor pentru condițiile de curgere specificate; la viteze trans și supersonice, de regulă, însoțită de detașarea stratului de frontieră, pulsarea fluxului crescut, folosiți un tip special de zăbrele; pentru a reduce pierderile terminalelor în laturi; să se străduiască să contureze perfect contururile meridionale; evitați legăturile de sârmă etc.
O metodă de reducere a pierderii de umiditate este de a crește decalajul axial dintre duză și palele rotorului, ceea ce conduce la egalizarea debitului la intrarea în rotor și prin aceasta atenuare, inclusiv pierderea de frânare. Cu toate acestea, datorită alinierii debitului și accelerarea suplimentară, trecând la o distanță, scade energia cinetică a fluxului în grila activă. Prin urmare, ca și pentru un flux monofazat. și pentru un abur umed din fiecare etapă, există un raport optim de dimensiuni și o distanță axială optimă. Experimentele au arătat că, în multe cazuri, dependența eficienței unui pas pe clema axială este foarte mare.
Din păcate, nu a acumulat încă date experimentale suficiente și numărul teoretic de probleme nerezolvate de abur umed în mișcarea etapa turbinei pentru a optimiza cantitativ etape ale turbinelor cu abur umed care funcționează. Deși este necesar să se evite luarea în considerare a influenței calitative a unui număr de factori și a factorilor geometrici asupra economiei etapei de abur umed.
Natura bi-fazică a mediului de lucru afectează nu numai eficiența treptei și debitele grătarelor, ci și reactivitatea. Stadiul, conceput pentru a lucra cu abur supraîncălzit, cu un abur umed, are un grad sporit de reactivitate. Această întrebare este considerată în.