Определение расхода пара при переменной нагрузке для турбин без отборов и с отборами

D = 860 / (i₀ -i_k) ∙ η_м η_г – удельный расход пара для турбины без отборов.

с отбором

D = x ∙ d_н ∙ N_н + (1-x) d_н ∙ N +

10. Конденсационные установки паровых турбин, назначение отдельных элементов. Тепловой расчет конденсатора поверхностного типа. Кратность охлаждения.

η_t =(i_o – i_ка)/ i_o – i’_к),чем меньше энтальпия на выходе из турбины, тем выше КПД пара. Главная задача конденсатора – сделать давление ниже атмосферного, сконцентрировать пар.

конденсатный насос для работы конденсатора. Охлаждающую воду подает тоже насос, насос охлаждающей воды или циркуляционный насос.

Воздухоотсасывающие устройства - эжекторы.

Трубки для охлаждающей воды делаются из латуни. Стальные трубы применять нельзя, поскольку они поддаются коррозии. Конденсатор имеет свои опоры.

Конденсаторы поверхностного типа – нигде пар не соприкасается с водой. Смешанного типа конденсаторы используются на паровых машинах.

Тепловой баланс

где j = 1,9

Конденсация идет при постоянной температуре и давлении. Отбор регенеративного типа организует поток пара таким образом, чтобы он огибал и снизу подогревал этот конденсатор.

D_к (i_к –i’_k) = G_в ∙ С_в ∙ ((t_в2 – t_в1)[кг/ч] ∙ [ккал/кг] = [кг/ч] ∙ [ккал/ кг ∙ град.] ∙ [град.]

D_к – тепло, которое пар отдает охлаждающей воде, t_в1 – охлаждающая вода на входе, t_в2 – охлаждающая вода на выходе.

Расход охлаждающей воды: G_в = D_к (i_к –i’_k)/ С_в ∙ (t_в2 - t_в1), i_к = ~ 550,i’_k = ~ 30, t_в2 =25° С, t_в1= 15° С

Абсолютное значение расхода охлаждающей воды:

G_в / D_к= m = (i_к –i’_k)/ С_в ∙ (t_в2 - t_в1) ≈ 50

m= 40÷120 кг охл. воды / кг пара

Уравнение теплопередачи

D_к (i_к –i’_k) = F ∆t_ср ∙ k, [кг/ч] ∙ [ккал/кг] = [ккал/ч]=[м²] ∙[град] ∙ [ккал/(м² ∙ ч ∙ град.)]

Где k – коэффициент теплопередачи, ∆t_ср – средняя температура напора, F/ D_к– тепловая нагрузка

∆t_ср= (∆t_б - ∆t_м )/ [ln (∆t_б /∆t_м)]

t_к - t_в2 = ∆t_м

t_к - t_в1 = ∆t_б

Циркуляционные насосы характеризуются малым напором и большим расходом охлаждающей воды. Конденсационные насосы - достаточно большим напором, приблизительно 0,35÷6 атм. и относительно небольшим расходом пара в количестве Д_к. Эжекторы бывают одноступенчатые и многоступенчатые.

11.Методика расчета схемы регенеративного подогрева питательной воды. Примеры тепловых балансов подогревателей поверхностного и смешивающего типов.

Принципиальная тепловая схема с регенеративным подогревом питательной воды.

Подогрев питательной воды осуществляется в регенеративных подогревателях, которые могут быть смешивающего и поверхностного типа.

Схема регенеративного подогрева питательной воды с подогревателями смешивающего типа (сх №1).

Рп- регенеративный подогреватель. Достоинством этой схемы является то, что можно нагреть воду в каждом регенеративном подогревателе до температуры насыщения греющего пара. Всякая регенерация повышает КПД. Давление воды на вых из пит насоса должна быть на 30 %больше, чем давление пара на входе в турбину.

Схема регенеративного подогрева питательной воды с подогревателями поверхностного типа (Схема №2).

Рп пар с рабочим телом не перемешиваются. Пар – греющий, вода – обогреваемая.

При такой схеме нельзя нагреть воду до температуры насыщения греющего пара. В отличие от схемы №1, здесь необходимо заботиться о сливе конденсата греющего пара. Но с другой стороны минимальное количество насосов (ставят два насоса) и хорошая управляемость.

В результате расчета тепловой схемы будут определены расход пара на турбину D₀, расход пара в конденсаторе D_к, расход пара регенеративных отборов D₁, D₂, D₃,а также расход добавочной воды D_хов и расход питательной воды D_пв. Мощность выработки каждым потоком пара.

1.при номин мощности турбины.

2.внутр относит кпд , либо процесс расширения пара в турбине в hs диаграмме. Если задан внутр кпд, то мы строим процесс расшир пара в турбине.

3. задано давл отбора пара.

4.давл пара на входе и выходе из турбины.

5. потери пит воды в цикле, кот опред альфа потери(0,03-0,05)для пг бараб типа. Если задано альфа потери, то расход добав воды(Ддоб=Дхов)

6.темпер на входе в турбиу

7.начальная энтальпия

8.темпер напора

η_{oi=дельта} h1/дельта h1a

дельтаh1= дельта h1a* η_oi

_{h1=h0-дельтаh1}

С регенерацией:

D_пв= D_о (без потерь)

D_пв= D_о*(1+α_потерь), где α_потерь= [0,03; 0,06]= α_утечки+ α_{продувки} (для барабанных котлов)

D_потерь= α_потерь*D_о= D_хов

Определение температуры и энтальпии питательной воды:

t_пв1= t_н1 – Δt, где Δt – температурный напор (недогрев), равный [5^о; 8^о].

t_пв2 (на выходе из деаэратора) = t_н2 , t_пв3 = t_н3 – Δt.

Давление в деаэраторе 6 – 7 атм., на выходе из конденсатного насоса > 10атм., в ПДВ около 170 атм. и выше. Энтальпия питательной воды численно равна температуре питательной воды

Тепловой баланс подогревателя высокого давления:

ПВД – подогреватель поверхностного типа. Правило составления баланса для подогревателя поверхностного типа: количество тепла отданное паром должно равняться количеству тепла, воспринятому питательной водой.

Q_греющ.= D₁*( h₁ – h^’₁)*η_пвд, где η_пвд=[0,5%; 1%]-потери тепла в окр среду

Q_{обогрев.}= D_пв*( h_пв1 – h_пв2)

D₁*( h₁ – h^’₁)* η_пвд= D_пв*( h_пв1 – h_пв2)= D_о*(1+α_потерь)* ( h_пв1 – h_пв2)

D₁= D_о*(1+α_потерь)* ( h_пв1 – h_пв2)/ [( h₁ – h^’₁)*η_пвд]

D₁= α₁*D_о – расход пара D₁ в долях от D_о;

L1=D1/D0=(1+Lпот)( h_пв1 – h_пв2/( h₁ – h^’₁)*η_пвд)

Деаэратор (Д) – подогреватель смешивающего типа. Правило оставления теплового баланса для подогревателя смешивающего типа: кол-во тепла, кот вносится в подогрев со всеми вход потоками должно=кол-ву тепла кот выносится из подогрев со всеми выходящими.

D_пв* h^’пв₂= [D₂* h₂ + h_пв3*( D_к+ D₃) + D_хов* h_хов + D₁* h^’₁]* η_q, где η_q– потери тепла в окружающую среду

Расходы смотрим по всей схеме в целом, а энтальпии у подогревателя.

D_хов= α_потерь* D_о

D_пв= (1+α_потерь )* D_о

Для определения Д₃+ Д_к необходимо составить материальный баланс:

D_о= D₁+ D₂+ D₃+ D_к

D₃+ D_к= D_о-(D₁+ D_{2) ; L-какая} часть пара на отбор

D₂= α₂* D_о

Подогреватель низкого давления (ПНД) – подогреватель поверхностного типа.

D₃*( h₃ – h^’₃)* η_пвд= (D₃+ D_к )* ( h_пв3 – h_см)

D₃* h^’₃+ D_к* h^’_к= (D₃+ D_к )* h_{см-баланс} точки смешения

h_см= (D₃* h^’₃+ D_к* h^’_к)/ (D₃+ D_к )-средневзвеш температура

D_к= D_о- D₁- D₂ –D₃

Таким образом D₃= α₃* D_о

Существует два варианта составления баланса ПНД:

D₃*( i₃ – i^’₃)* η_пвд= D₃*( i_пв3 – i^’₃)+ D_к*( i_пв3 – i^’_к)

D_о= x* d_н*N_н+(1-x) d_н*N+Σy_j* D_j,

Где D_j – расход пара в отбор;

х – коэффициент холостого хода;

N_н – номинальная мощность;

N – мощность;

d_н - удельный расход пара при номинальной мощности без регенерации.

D0без отб= x* d_н*N_н+(1-x) d_н*N, N = N_н

d_н= D0без отб/ N_н=3600/ (h₀ – h^’_к) η_м*η_г

D_о= d_н*N_н+Σy_j* D_j, где y_j – коэффициент недовыработки электроэнергии.

D₃*( i₃ – i^’₃)* η_пвд= D₃*( i_пв3 – i^’₃)+ D_к*( i_пв3 – i^’_к)

Д₁= α₁*D_о; D₂= α₂* D_о;D₃= α₃* D_о

D_к= D_о- D₁- D₂- D₃

D_о= x* d_н*N_н+(1-x) d_н*N+Σy_j* D_j

D_о= d_н*N_н=Σy_j* D_j

D_о= d_н*N_н+y₁*α₁*D_о+ y₂*α₂*D_о+ y₃*α₃*D_о

y₁= (i₁ – i_к)/( i_o – i_к);

Для случая без промышленного перегрева:

D_о= d_н*N_н/(1-Σy_j* Д_j)

D_о= 860* N_н/[(h_o – h_k)*η_м *η_г*(1-Σy_j* α_j)]

Для проверки данного расчета необходимы мощности пара, идущего в отбор:

860* N₁= D₁* (h_o – h₁)*η_м *η_г; Где η_м *η_г=[0,9; 0,97]

Σ N_j= N₁+ N₂+ N₃+ N₄= N_ном (при номинальном режиме)

12. Основные методы восполнения потерь пара и конденсата на ТЭЦ.

На ТЭЦ при Ро ≥ 8,8 МПа (90 Атм) восполнение потерь осуществляется полностью обессоленной добавочной водой.

На ТЭЦ при Ро ≤ 8,8 МПа применяется химическая очистка добавочной воды – удаление катионов жёсткости, замещение их на катионы натрия, с сохранением остатков кислот (анионов).

Подготовка обессоленной воды ведётся тремя способами:

1. Химический метод

2. Термический метод

3. Комбинированные физико-химические

Химический метод подготовки добавочной воды.

Вся система химической водоподготовки делится на две стадии:

1) Предочистка воды

2) Очистка от истинно растворённых примесей

1.Предочистка производится в осветлителях воды. При этом удаляются коллоидные примеси. Происходит замещение магниевой жёсткости на кальциевую и осуществляется магнезиональное обескремнивание воды.

После предочистки вода содержит только истинно растворённые примеси

2.Очистка от истинно растворённых примесей осуществляется с помощью катионитных фильтров.

1) Н – катионитовый фильтр

Вода походит две ступени Н – катионитовых фильтров, затем одна одна ступень анионитового фильтра.

Декарбонизатор – улавливание СО₂. После Н – катионитового и ОН – анионитового в воде слабые кислоты, при этом СO₂ переходит в свободную форму и далее вода идёт на декарбонизатор, в котором СО₂ удаляется физическим способом.

3.Термический метод обессоливания добавочной воды. Основан на том явлении, что растворимость солей в паре при малых давлениях очень мала. Термическая подготовка добавочной воды осуществляется в испарителях. Количество пара, идущего в одноступенчатой схеме приблизительно равен очищенному.

13. Принципиальные тепловые схемы отпуска пара и тепла с ТЭЦ.

Паропреобразователь

Схема теплоподготовит установок

Сх1 мощность 25 мВт и менее, а так же для больших конденсац установок. Сост из основ и пикового подогрев, а общестан узлы включ в себя сетевые насосы, установку для умягчения подпиточной воды, сет насосы, деаэраторы.

Сх2 для теплодинам турбин бол мощности. Сост из 2 последов включ сетев подогревателя верх и нижн, а также сет насосы 1-ого и 2-ого подъема. Пиковый водогр котел и установка для умягчения подпит воды-общест узлы.

РОУ-редукцион охлад устан(давл меньше)

ПП-пиковый подогрев сет воды

ОП-основной подогрев сет воды

ПВК-пиковый водогрейный котел

Теплоподготов устан 2 эл-та:

-теплодистанцион подогрев устан

-общестанцион узлы

14. Коэффициент теплофикации α _ТЭЦ. Способы покрытия пиковой тепловой нагрузки на ТЭЦ.

Коэффициент теплофикации — отношение тепловой мощности теплофикационных отборов паровых турбин к максимальной тепловой мощности источников тепла. Тепловая нагрузка в отопительный период изменяется в соответствии с температурным графиком теплоснабжения и имеет минимальную мощность при включении отопления и максимальную мощность для расчётных температур. Тепловая станция должна покрывать всю тепловую нагрузку во всем диапазоне изменения температур и для повышения коэффициента использования топлива часть тепловой нагрузки покрывается теплофикационными отборами турбин

Способы покрытия пиковой нагрузки:

-за счет редуцированного пара из РОУ;

-если на станции используется турбины типа ПТ и производственной отбор не загружен, то для покрытия пика нагреватели могут использовать для ПП пар из производственного отбора;

-с помощью ПВК.

15. Деаэрация питательной воды. Типы деаэраторов. Тепловой расчет деаэраторов.

Термическая деаэрация основана на действии закона Генри-Дальтона.

Термическая деаэрация – универсальная, то есть она позволяет удалять все газы.

Селективная деаэрация позволяет удалить какое то количество газов, снижая Рп до нуля.

Закон Генри Дальтона гласит: количество газа, растворимого в воде прямо пропорционально частичному давлению газа над водой.

Главным устройством, удаляющим газы из питательной воды является деаэратор.

Основные условия обеспечения эффективности удаления газов в деаэраторе:

1)Вода должна кипеть и образовывать пар;

2)Газы должны выделяться из воды быстро (2-3 секунды)

3)Пониженная вязкость воды–определяется температурой насыщения

Вакуумные деаэраторы

Кипение обеспечивается с помощью греющего пара. При попадании в деаэратор давление падает и вода вскипает.

Необходимая скорость газов обеспечивается за счёт струйно-капельного кипения и барботажа(перемешивание) в деаэраторе.

Плёночные деаэраторы

Возможно создание большой поверхности за счёт плёночного движения воды в деаэраторе, где выполняется засыпка, по которой вода течёт тонкой струйкой вниз. Снижение вязкости достигается за счёт повышения давления.

Типы деаэраторов.

По назначению

1)Деаэраторы питательной воды (6-7 атм) устанавливаются в рассечку между группой ПВД и ПНД.

2)Деаэраторы добавочной воды – являются деаэраторами атмосферного типа (1,2 атм). Устанавливаются после ХВО.

3)Деаэраторы подпиточной воды тепловых сетей

По способу обогрева воды

1)C внутренним подогревом воды внешним паром

2)С внешним подогревом воды – деаэраторы вакуумного типа, применяются в тепловых сетях и на водогрейных котельных.

По давлению греющего пара

1) Повышенного давления (6-7 атм.)

2) Атмосферного давления (1,2 атм.)

3) Вакуумного типа

4) Скользящего давления

По конструкции

1) Струйно-капельного тарельчатого типа с барботажем и без него.

2) Плёночного типа – вертикальные и горизонтальные.

Тепловой расчёт деаэратора

Задача расчёта: определение расхода греющего пара на деаэратор.

Уравнение теплового баланса