Коэффициент возврата теплоты

Одним из преимуществ многоступенчатой конструкции является использование части потерь энергии предыдущих ступеней в виде полезной работы в последующих ступенях.

Потери энергии переходят в теплоту и, таким образом, повышают энтальпию пара за ступенью. В области перегретого пара это приводит к повышению температуры пара за ступенью, а в области влажного пара к увеличению степени сухости пара х.

Проанализируем процесс расширения пара в h-s диаграмм.

При внимательном рассмотрении h-s диаграммы можно убедиться в том, что с увеличением энтропии s вертикальные расстояния между изобарами увеличиваются. Применительно к расширению пара в проточной части турбины это означает, что реальный располагаемый теплоперепад некоторой ступени больше, чем располагаемый теплоперепад этой же ступени при протекании процесса расширения по изоэнтропе 0 — к. Таким образом, сумма Рис. 2.

располагаемых теплоперепадов всех ступеней за счет возникающих в них потерь оказывается больше, чем располагаемый теплоперепад турбины, и потери энергии как бы частично возвращаются (3ч5% располагаемого теплоперепада). Это явление называют возвратом теплоты.

Вернемся к рис. 2. использованный теплоперепад отдельной ступени Н_i можно представить в виде:

.

Тогда для всей турбины:

.

Если предположить, что КПД всех ступеней одинаковы, то:

.

где Q_в.т. — часть теплоты, вызванной потерями в ступенях, которая может быть использована в последующих ступенях.

Сравнивая два выражения для, получим выражение для определения КПД всей турбины :

.

где — коэффициент возврата теплоты, определяющий долю потерь, которая может быть использована в последующих ступенях турбины.

Для приближенной оценки коэффициента возврата теплоты можно воспользоваться формулой:

.

где k_в.т. = 4,8 · 10^-4 для ступеней, работающих в перегретом паре;

k_в.т. = 2,8 · 10^-4 для ступеней, работающих во влажном паре;

k_в.т. = (3,2 ч 4,3) · 10^-4 для групп ступеней, часть которых работает в области перегретого пара, а часть в области влажного пара.

Потери энергии в паровпуске и в выходном патрубке турбины.

Прежде, чем пар поступит к соплам регулирующей ступени, он проходит стопорный и регулирующий клапаны, в которых происходит потеря давления и, таким образом, потеря энергии.

Потеря энергии в паровпуске — .

При правильно выполненном стопорном клапане и элементах паровпуска потеря давления на расчетном не превышает 3ч5% от начального.

Пару, выходящему из последней ступени, необходимо преодолеть аэродинамическое сопротивление выходного патрубка. Осуществляется это за счет кинетической энергии С₂² /2 потока пара, выходящего из последней ступени. Однако, как правило, кинетической энергии С₂² /2 не хватает на преодоление аэродинамического сопротивления патрубка, и поэтому за последней ступенью устанавливается давление Р'_к > P_к. тогда конечной точкой процесса расширения пара в проточной части будет точка B, а на выходе из патрубка — точка D (см. рис.3).