Энергетика саласы | Турбина жылулығын есептеу

Курстық жобасы.
Курс жобасының міндеттері: “Жылу электр станцияларындағы турбиналық қондырғылар” пәні бойынша білімдерін тереңдету;
Өздіктерінен техникалық құжаттардан анықтамалық және техникалық әдебиеттер пайдалана алуға, топтардың сызбасын оқуға, бу турбинасының толық конструкциясы элементінің эскизге құрауға, турбина бойынша қиын емес есептерді шығаруға үйрету болып табылады.
Оқушыларды диплом жобасымен өздігінен жұмыс жасауға үйрету.
1.1 Курстық жұмыстың мінездемесі мен көлемі.
Бу турбинасының курстық жұмысы мыналардан тұрады.
1. Түсініктеме жазбасынан, жылу есептелуі, мықтылыққа есептеулер, қажетті есептеу графиктері, кестелер, шығырдың қысқаша түсініктемесі және эскиздерін табуға болады.
2. Жобаланған турбинаның екі сызба парағынан:
1. 1-ші парағы, 1:5 масштабтағы турбинаның тігінен кеспесі.
2. 2-ші осы масштабтағы саптама қорабы бойынша турбинаның көлденең
кеспесі.
Курстық жоба тақырыбы.
2.1 Турбина жылулығын есептеу.
Түрі: Р-100-130 ТМЗ
Берілгені.
1.1 Бу қысымы Po=130 бар
1.2 Температура t=570 ºС
1.3 Турбинадан кейінгі бу қысымы Рк=16 бар
1.4 Электрлік қуат Nэ=55 мВт
1.5 Геометриялық өлшемдер
А) dpc=0,96
Б) dl=0,85
В) dy=0,4
Г) dш=0,3
Д) R=0,26
Е) r=0,14
Ж) h=0,05
З) d0=0,08
2.2 і-s диаграмасында жылу құбылысының сүлбесін салу.
1. Су мен су буының термодинамикалық кестесінен берілген Ро, tо арқылы будың энтальпиясын іо анықтаймыз. Диаграммада Ро мен to-ң қиылысқан жері 1 нүкте деп белгілейміз.
2. P'o өткір бу қысымын реттеуіш саптамасына дейінгі мәнін анықтаймыз, ∆Pк реттеуіш клапандарға кететін ∆Pк шығындар-ды есептей отырып.
P'о=(0,95-0,97)∙ Pо, бар (1)
P'о=0,96*130=124,8
3.
4. 1-нүктеден төмен Pк мен қиылысқанша түсіреміз бұл нүкте А-нүктесін береді. 1-нүктесімен А-нүктесінің энтольпиялық айырмашылығын анықтаймыз
Но=іо-іА, кДж/кг (2)
Но=3520-3910=610
5. PІ турбинасының соңғы сатысының қысымын есептейміз ∆Pп түтікшелердегі қысым шығынын есептей отырып,
PІ=(1,02-1,05)Рк, бар (3)
PІ=1,03*16=16,48
Мына қатынасты РО-РК есептеп 2-суреттен ηТot =0,814 турбинаның ішкі ПӘК-н Nэ
6.
анықтаймыз.
7. Турбинадағы қолданылған Ні, жылу жоғалуын есептейміз
Ні=Но∙ ηТоt , кДж/кг (4)
Ні=610*0,814=496,54
8. Шығу түтікшесінен кейінгі бу энтальпиясын ік анықтаймыз
ік=іо-Ні, кДж/кг (5)
ік=3520-496,54=3023,46
9. ік = const сызығы изобарасымен қиылыстырып 7-нүктені табамыз, мұнда будың турбинадан шыққандағы көрсеткіштерін табамыз: t7=300 P7=16 і7=3023,46 =ік.
10. Шығу жылдамдығындағы жылу жоғалуын ∆Нвс анықтаймыз
∆Нвс=(0,01-0,015)Но, кДж/кг (6)
∆Нвс=0,0125*610=7,625
11. Турбинаның соңғы сатысындағы бу энтальпиясын анықтаймыз
іz=ік- ∆Нвс, кдж/кг (7)
іz=3023,46-7,625=3015,835
12. Рz сызығымен ік және іz=const нүктесінің қиылысқан жері 6 және 5 нүктені береді і5=3015,835=іz, Р5=16,48=Рz, t5=300 v5=0,15=vz.
2.3 Турбинаға кететін бу шығынын анықтау.
1. Турбинаның механикалық ПӘК-н ηм 0,99 деп қабылдаймыз.
2. Турбинаның генератор ПӘК-н ηr 0,99 деп қабылдаймыз.
3. Турбинаға кететін бу шығынын G анықтаймыз

G= Nэ , кг . (8)
Но∙ ηТot ∙ ηм ∙ ηr с
G=55*106/(610*103*0,99*0,99*0,814)=113
2.4 Реттеуіш сатыны есептеу.
Берілген тапсырмада кері қысымды (противодавление) шығырлар берілген, олардың (двухвенечный) реттеу сатысы ( Кретис дөңгелегі) мынадай мүмкіндіктер береді:
1. Қысым сатысының санын азайтады, өйткені Кретис дөңгелегі жалпы 1/3 жылу берілуді түсіреді.
2. Лезде будың қысымын және температурасын төмендетеді. Ол реттеу сатысынан кейінгі будың меншікті көлемінің деңгейін үлкейтеді, будың ағуын төмендетеді, қалақшалардың биіктігін үлкейтеді, ал температураның төмендеуі шығыр ротор және стортор материалының сапасын жақсартады.
3. Айнымалы жұмыс режимі шығырдың ПӘК үлкейтеді.
1. Противтен реттеуіш сатының орташа диаметрін dpc аламыз.
2. Хрсо =u қатынасын қарастырамыз
co
Хрсо=0,28 (9)
3. Сатының орташа диаметріне айналу жылдамдығын U анықтаймыз
U= π ∙ dpc n , м/с (10)
60
U=(3,14*0,96*3000)/60=150,72

4.Саты саптамасынан будың фиктивті Со жылдамдықмен шығуын есептейміз
Со= U , м/с (11)
Хрсо
Со=150,72/0,28=538,286
5. Сатыдағы будың болулық жылу жоғалуын hpco анықтаймыз
hpco= Co2/2000, кДж/кг (12)
hpco=289751,82/2000=144,876
Бақылау:
hpco≥1/3 Но болғанда Хрсо үлкейтіп есептеуді қайта жүргіз.
6. Σр сатысының соммалық реакция дәрежесін таңдаймыз
Хрсо 0,26 0,28 0,3 0,32
Σр 0,08 0,10 0,12 0,14
7. Саптама торындағы болулық жылу төмендеуін анықтаймыз
hoc=(1-Σр)hpco, кДж/кг (13).
hoc=(1-0,1)*144,876=130,3884
8. і-s диаграммасы арқылы будың саптамадан шыққандағы күйін анықтаймыз. (сур.1.3' нүктесін қара)
а) меншікті көлемін – v'3 =0,04= v1t ,м3/кг;
б) қысымын - Р1рс=90 бар.
9. ε= Ppc1 =90/124,8=0,72
Р01
εкр=0,6.
а) егер ε εкр болса есепті жалғастырамыз. ε< εкр заңын сақтағанда сужающий саптаманы қолдануға болады, ол тұрақты және жоғарғы ПӘК береді, олар будың жоғары дыбысты жылдамдық пайда болады.
10. Саптама торынан будың теориялық ағып шығу С1t жылдамдығын анықтаймыз
С1t=√2000 •hoc , м/с (14)
С1t=√2000*130,3884=510,663
11. еlc комплексті анықтаймыз
еlc= G • ν1t , м, (15)
π • dpc • C1t •μc • sind1

еlc= 113 • 0,045 =0,0156
3,14• 0,96 • 510,663 •0,97 • sin14
1с -саптаманың биіктігі, м.
μс~0,97- саптаманың шығын коэффиценті.
α1- саптаманың эффекті шығу бұрышы, ол Nэ байланысты таңдалады.
Мұнда: l- парциалдық дәрежесі.

Nэ, мВт Более 100 100 ден 50 дейін 50 ден 25 дейін 25 тен 10дейін Менее 10
α1,град 15-16 14 13 12 11
12. Парциалды дәреженің оптималды мәнін анықтаймыз
еlc 0,02 0,01-0,02 0,005-0,01
eопт 0,8-0,85 0,5-0,8 0,2-0,5
13. Саптама торының биіктігін анықтаймыз
lc= elc/ eопт, м. (16)
lc=0,0156/0,7=0,0198
lcmin=10*10-3м. Саптаманың минималды биіктігі.
lcmax=60*10-3м. Саптаманың максималды биіктігі.
14. lc-ға байланысты саптаманың сығылу жылдамдығын φ анықтай-мыз сур-3 бойынша.
15. Саптама торында жылу шығынын ∆hс анықтаймыз
∆hc=(1-φ2)hoc, (17)
∆hc=(1-0,910116)*130,3884=11,720
16. N4 сурет бойынша сатылардың ПӘК ηрс0і анықтаймыз.
17. Реттеуіш сатысындағы жылу жоғалуын hpcі анықтаймыз
hpcі=ηрс0і •hpc0 , кДж/кг (18)
hpcі=0,699*144,876=110,268
18.Саптама торындағы бу энтольпиясының мәнін анықтаймыз
і3=і0-hoc+∆hc, кДж/кг (19)
і3=3520-130,3884+11,720=3401,3316
19. Реттеуіш сатысының сыртындағы бу энтольпиясының мәнін
анықтаймыз
і4= і0-hpcі, кДж/кг (20)
і4=3520-101,268=3418,732
20.Шығырдың жылу процесінің кезекті схемасын і-s диаграм-
мада салуды аяқтаймыз. Будың реттеу сатысынан кейінгі қысымын анықтаймыз, ол үшін нүкте 2 ден төмен S2 изотропына жүргіземіз,hpcc жылу түсу сатысының шамасын алып қаламыз (сур 1 4' нүктесін қара). і2=const жәнеРрс1 изобара нүктелерінің қиылысында 3 нүктесін саламыз, ол саптаманың реттеу сатысын кейінгі будың нақты жағдайын көрсетеді. і3=const және Ррс2 изобара нүктелерінің қиылысында 4 нүктесін саламыз реттеу сатысының және қысымның бірінші сатысының басталу процессінің соңы. Схемаға табылған сандарды саламыз.
Кезегімен мына нүктелерді қосамыз, 1,2,3,4,5,6 және 7 біз
одан шығырдың і-s диаграммадағы кезекті бейнесін аламыз.
2.5 Қысымның бірінші сатысын есептеу.
1. Бірінші сатының орташа диаметрімен d1 қысымын противтен аламыз.
2. X0=φ/C0 қатынасының мәнін анықтаймыз

Nэ, мВт Более 100 100-ден 50-ге дейін 50-ден 25-кедейін 25-тен 10-ға дейін Менее10
Хо 0,5 0,49 0,48 0,46 0,45
3. Сатыларда келтірілген жылу жоғалуын h'о анықтаймыз
h'о=12,3( d1 / хо)2, кДж/кг (21)
h'о=12,3( 0,85 / 0,49)2=37,0127
4. Сатының орташа диаметрімен реакция дәрежесін анықтаймыз.
Nэ, МВт Более 100 100-ден 50-ге дейін 50-ден 25-ке дейін 25-тен 10-ға дейін Менее 10
Хо 0,12 0,1 0,08 0,06 0,04
5. Саптама тор-да келтірілген жылу жоғалуын анықтаймыз
h'ос=(1-ρ)h1o, кДж/кг (22)
h'ос=(1-0,1)*37,0127=33,31143
6. Саптамадағы будың ағуының теориялық жылдамдығын анықтау
С11t=√2000 ∙ h1oc, м/с (23)
С11t=√2000 ∙ 33,31143=258,1140
7. і-s диаграмасының саптама сыртындағы меншікті көлемі анықталады. Ол үшін 4-нүктеден төмен h1ос мәнін қойып 9 нүктесін табамыз.
8. Сатыдағы саптама қалақшаларының биіктігін анықтаймыз
l1c= G • ν11t , м, (24)
π • d1 •C11t •sinα1•e•μc

l1c= 113 • 0,042 =0,0383
3,14 • 0,85 •258,1140 •sin13•1•0,97
lc-саптаманың биіктігі, м.
μс≈0,97-саптаманың шығын коэффиценті.
α1-саптаманың эффекті шығу бұрышы, ол Nэ байланысты таңдалады (п.11.§2.4 қара).
е-парциал дәрежесі. Қысым сатысы үшін саптама доғасына будың жетуіне тырысуымыз керек. е-1 қолдан. Егер де таңдалған диаметрдің сатысы d1 және е-1 онда саптаманың биіктігі 11с (15-20) 10-3 м, кіші болады. d'1 сатысының аз шама-да
9. Жұмысшы қал-ң биіктігін анықтаймыз l1p
l1p=l1c+∆k + ∆n , м, (25)
l1p=0,0383+0,001+0,002=0,0413
∆k- перкрышаның түбірлі диаметрі, м.
∆n-ол да, церефереитті диаметр, м. (сур 15 қара).
Перекрыша шамасы lc байланысты таңдалады.
10. Дискі түбінің диаметрін dk анықтаймыз
dk=dl-llp, м (26)
dk=0,85-0,0413=0,8087
11. Кері всерності мәнін Ө1 есептейміз
Ө1=d1/llc. (27)
Ө1=0,85/0,0383=22,9
2.6 Қысымның соңғы сатысын есептеу.
Нақты методикада шығырдың кері қысымды (противодавление) жылу есептелуі қарастырылған. Олардың айырмашылығы басындағы және аяғындағы меншікті көлемінде және сатылы қысымның шамасы аз, конденсатты шығырға қарағанда.
1. і-s диаграмасы арқылы соңғы сатыдағы будың меншікті көлемін анықтаймыз.
Ол үшін 5-нүктені табамыз.
2. Жұмысшы қалдықтың биіктігін анықтаймыз
lz=l1p(νz/νl), м (28) lz=0,0413/(0,8/0,04)=0,186
3.Соңғы сатының орташа диаметрін анықтаймыз dz
dz=dk+lz, м (29)
dz=0,8087+0,186=0,9947
4. Соңғы сатыдағы келтірілген жылу жоғалуын hzo анықтаймыз
hzo=12,3(dz/хо)2, кДж/кг (30)
hzo=12,3(0,9947/0,49)2=50,69
5.Өz мәнін есептейміз
Өz=dz/lzo (31)
Өz=0,9947/0,186=5,35.......