Дипломная работа: Энергоблок для Ленинградской атомной электростанции

Рис. 3.2 Выбор среднего диаметра и теплового перепада

По данным таблицы строим график. По корневому диаметру находим:

Средний диаметр последней ступени --

Корневой диаметр последней ступени --

Тепловой перепад последней ступени --

Определение числа нерегулируемых ступеней и распределение теплового перепада

Для определения числа, размеров ступеней и их тепловых перепадов производится следующее графическое построение. Берется в качестве базы отрезок прямой 200300 мм. На концах этого отрезка в определенном масштабе откладываются диаметры первой и последней нерегулируемых ступеней. Соединяя концы этих отрезков проводим линию предполагаемого изменения диаметров. Для ЦВД мощных турбин значения х₀, , _1Э выдерживаются постоянными, а линия диаметров может изображаться прямой линией. По графикам изменения диаметров и х₀ можно построить кривую изменения тепловых перепадов.

На основании этих зависимостей определяется средний тепловой перепад на одну ступень

,

Где m -- число отрезков

Число нерегулируемых ступеней

,

-- коэффициент возврата теплоты;

Т.к. весь процесс в области влажного пара, то

Таблица 3.4 Уточнение теплоперепадов ЦВД

,

,

,

,

Невязка:

,

3.2 Предварительный расчет проточной части ЦНД

Определение размеров первой нерегулируемой ступени

Для активных турбин задаемся:

Следующими значениями теплоперепадов, h₀^I=80; 85; 90; 95; 100; 105; 110; 115 кДж/кг

Степенью реакции ступени,

Величиной

Углом потока за сопловой решеткой,

Таблица 3.5 Выбор среднего диаметра и числа ступеней

Рис. 3.3 Выбор среднего диаметра и числа ступеней

Выбираем диаметр первой нерегулируемой ступени, число ступеней и высоту сопла:

Средний диаметр --

Число ступеней --

Высота сопла --

Определение размеров и теплового перепада последней ступени ЦНД

В связи с тем что турбина имеет мощность 1200 МВт, для нее ЛМЗ разработал лопатки предельных размеров (1200 мм, титановый сплав) из условий прочности. Таким образом, диаметр ступени определять не нужно, поскольку диаметр ступени и длина лопатки заданы на базе разработок завода изготовителя. Заданной оказывается и верность ступени.

Таблица 3.6 Параметры последней ступени ЦНД

Средний диаметр последней ступени --

Корневой диаметр последней ступени --

Тепловой перепад последней ступени --

Определение числа нерегулируемых ступеней и распределение теплового перепада

Для определения числа, размеров ступеней и их тепловых перепадов производится следующее графическое построение. Берется в качестве базы отрезок прямой 200300 мм. На концах этого отрезка в определенном масштабе откладываются диаметры первой и последней нерегулируемых ступеней. Соединяя концы этих отрезков проводим линию предполагаемого изменения диаметров. Для ЦВД мощных турбин значения х₀, , _1Э выдерживаются постоянными, а линия диаметров может изображаться прямой линией. По графикам изменения диаметров и х₀ можно построить кривую изменения тепловых перепадов.

На основании этих зависимостей определяется средний тепловой перепад на одну ступень

,

Где m -- число отрезков

Число нерегулируемых ступеней

,

-- коэффициент возврата теплоты;

Т.к. процесс переходит из области перегретого пара в область влажного пара, то

,

,

,

,

Таблица 3.7 Уточнение параметров ЦНД

3.3 Детальный расчет всех ступеней на ПЭВМ

Задачей детального расчета турбины является определение геометрических характеристик ступеней, треугольников скоростей, термодинамических параметров потока, КПД и мощности. Исходными данными являются результаты предварительного расчета турбины. Для расчета используем программные средства, составленные по методике, изложенной в учебном пособии Капеловчиа Б.Э. «Тепловой расчет паровых турбин». На основании расчета строятся треугольники скоростей (приведены в приложении), вычерчиваются продольные разрезы ЦВД и ЦНД.

4. Оптимизация разделительного давления турбины

Подробный тепловой расчет выполнен для разделительного давления 0,576 МПа. Этот расчет принимаем за базовый вариант. Выполним варианты расчета тепловой схемы, которые отличается от базового значением разделительного давления (Р_р = Р_с'). Зададимся рядом давлений от 0,2 до 2 МПа, шаг 0,1 МПа. При выполнении вариантного расчета вносятся изменения в тепловую схему (если это необходимо) и перестраивается процесс расширения пара в турбине с учетом изменения значений внутренних относительных КПД частей турбины.

Как известно, внутренний КПД турбоустановки равен произведению термического КПД цикла и внутреннего относительного КПД турбины:

,

Введение промежуточной сепарации и паро-парового промперегрева является вынужденной мерой для возможности работы частей турбины в допустимых пределах влажности пара (хк доп = 0,84ч0,86).

Если установка сепаратора в идеальном цикле не изменяет КПД цикла, то применение паро-парового промперегрева вносит внутреннюю необратимость и приводит к снижению термического КПД циклов. Однако уменьшение конечной влажности пара приводит к увеличению внутреннего относительного КПД турбины и в целом приводит к увеличению внутреннего КПД ПГУ на 2ч3%.

Оптимизация тепловой экономичности такого цикла связана с выбором разделительного давления. При изменении разделительного давления при одинаковых начальных параметрах и температуры промперегрева происходит изменение конечной влажности за ЧВД и ЧНД турбины, изменяются значения внутренних относительных КПД, а значит, и конечные параметры, и параметры отборов в ЧВД, а также начальные и конечные параметры ЧНД.

Таким образом, необходимо перестраивать процесс расширения пара в hs-диаграмме и пересчитывать схему.

Необходимо выполнить следующие операции:

- определить новое значение внутренних относительных КПД частей турбины;

- построить новый процесс расширения пара в турбине в h,s-диаграмме;

- внести по необходимости изменения в расчетной тепловой схеме;

- выполнить новый расчет тепловой схемы.

Определение новых значений внутренних и относительных КПД

В приближенных расчетах можно считать, что при изменении влажности на 1 % соответственно изменяется на 1 % и значение , т.е. , где - внутренний относительный КПД без учета потерь от влажности.

Новые значения КПД определим по формуле:

(4.1)

Далее вычисляем новое значение и перестраиваем процесс в ЧВД. Процесс также строится в СПП и ЧНД. Потери давления в сепараторе и пароперегревателях принимаем в соответствии с базовым вариантом, дросселирование пара на входе в часть низкого давления сохраняем в процентном соотношении таким же, как и в базовом варианте. Значение находится тем же способом, что и для ЧВД.

В диапазоне давлений 0,2-0,576 МПа тепловая схема остается без изменений; в диапазоне 0,6-0,902 МПа отбор на ПНД-4 переходит в ЧНД; в диапазоне 1-2 МПа отбор 3 и 4 переходит в ЧНД. В соответствии с этим необходимо внести изменения в тепловую схему, а также новые значения внутренних относительных КПД ступеней турбины.

Перерасчет КПД производится по методике изложенной выше с использованием формулы (4.1), определяются также значения энтальпий на выходе из цилиндров и соответствующие степени сухости. Полученные значения вносятся в расчетную схему программы «SXEMA».

Результаты расчетов представлены в таблице 4.1. Графики представлены на рисунках 4.1 и 4.2.

Таблица 4.1 Значения КПД при изменении разделительного давления