Построение процесса расширения в HS-диаграмме

Процесс расширения в ЦВД.

Пар на входе в голову турбину имеет параметры P₀ = 23.4 МПа и t₀ = 542 °С, по которым определяются энтальпия и энтропия: h₀ = 3332 кДж/кг; S₀ = 6.199 кДж/кг∙К.

На выходе из ЦВД пар имеет параметры, как при отборе, тогда P₂ = 3.993 МПа. При адиабатном расширении h_2A = 2869 кДж/кг и располагаемый теплоперепад в ЦВД будет:

H₀^ЦВД = h₀ – h_2A = 3332 – 2869 = 463 кДж/кг.

При заданном относительном КПД действительный теплоперепад будет:

H_i^ЦВД = H₀^ЦВД η_oi^ЧВД = 463 ∙ 0.86 = 398.18 кДж/кг

Значение энтальпии на выходе из ЦВД будет:

h₂ = h₀ - H_i^ЦВД = 3332 – 398.18 = 2933.82 кДж/кг,

Соответственно: S₂ = 6.316 кДж/кг∙К, t₂ = 290.2 °С.

Параметры в первом отборе: P₁ = 5.44 МПа, t₁ = 327 °С, h₁ = 2993 кДж/кг,

S₁ = 6.292 кДж/кг∙К.

Процесс расширения в ЦСД.

Пар на входе в ЦСД имеет параметры промежуточного перегрева:

P_ПП = 3.63 МПа; t_ПП = 542 °С; h_ПП = 3545 кДж/кг; S_ПП = 7.261 кДж/кг∙К.

Давление на выходе такое же, как у 6-го отбора: P₆ = 0.231 МПа. При адиабатном расширении h­_6A = 2789 кДж/кг, располагаемый теплоперепад:

H₀^ЦСД = h_ПП – h_6A = 3545 – 2789 = 756 кДж/кг.

H_i^ЦСД = H₀^ЦСД ∙ η_oi^ЧСД = 756 ∙ 0.89 = 672.84 кДж/кг

Значение энтальпии на выходе из ЦСД будет:

h₆ = h_ПП - H_i^ЦСД = 3545 – 672.84 = 2872.16 кДж/кг,

По параметрам: S₆ = 7.445 кДж/кг∙К, t₆ = 201.4 °С.

Параметры в 3-5м, 4-ом и 5-ом отборах будут:

P₃ = 1.63 МПа; h₃ = 3304.7 кДж/кг; t­₃ = 423.2 °С; S₃ = 7.304 кДж/кг∙К.

P₄ = 0.966 МПа; h₄ = 3169.4 кДж/кг; t­₄ = 355 °С; S₄ = 7.336 кДж/кг∙К.

P₅ = 0.552 МПа; h₅ = 3028.8 кДж/кг; t­₅ = 483 °С; S₅ = 7.378 кДж/кг∙К.

Процесс расширения в ЦНД.

Параметры на входе в ЦНД:

P₆ = 0.231 МПа; S₆ = 7.445 кДж/кг∙К.

Давление на выходе: P­_К = 0.0032 МПа.

При адиабатном расширении h_КА = 2216 кДж/кг.

H₀^ЦНД = h₆ – h_6A = 2872.16 – 2216 = 656.16 кДж/кг.

H_i^ЦНД = H₀^ЦНД ∙ η_oi^ЧНД = 656.16 ∙ 0.85 = 557.16 кДж/кг

h­_К = h₆ - H_i^ЦНД = 2872.16 - 557.16 = 2314.42 кДж/кг.

Температура и энтропия пара на входе в конденсатор: t_К = 25.16 °С;

S_К = 7.774 кДж/кг∙К.

Параметры пара в отборах:

P₇ = 0.067 МПа; h₇ = 2674.8 кДж/кг; t­₇ = 97.31 °С; S₇ = 7.541 кДж/кг∙К.

P₈ = 0.018 МПа; h₈ = 2504 кДж/кг; t­₈ = 57.8 °С; S₈ = 7.641 кДж/кг∙К.

Процесс расширения в турбоприводе.

На входе в приводную турбину:

h_ВХ^ТП = h­₄ = 3169.4 кДж/кг;

С потерями на транспортировку 5%:

P_ВХ^ТП = (1 – 0.05) ∙ P₄ = (1 – 0.05) ∙ 0.966 = 0.918 МПа.

Тогда: S_ВХ^ТП = 7.3600 кДж/кг∙К, t_ВХ^ТП = 354.5 °С;

P_ВЫХ^ТП = 0.0035 МПа. При адиабатном расширении: h_ВЫХ^ТП_А = 2201 кДж/кг.

H₀^ТП = h_ВХ^ТП – h_ВЫХ^ТП_А = 3169.4 – 2201 = 968.4 кДж/кг.

H_i^ТП = H₀^ТП ∙ η_oi^ТП = 968.4 ∙ 0.82 = 794.1 кДж/кг

h_ВЫХ^ТП = h_ВХ^ТП - H_i^ТП = 3169.4 - 794.1= 2375.3 кДж/кг.

S_ВЫХ^ТП = 7.9400 кДж/кг∙К

Полученные данные занесу в таблицу 1.1 и построю процесс расширения.

Точка процесса	Элемент тепловой схемы	Пар в отборах турбины	Пар (конденсат) в подогревателе	Вода за подогревателем.
Pi	ti	hi	Pнi	tнi	hi	hдрi	Pвi	tвi	hвi	vi	i
МПа	C	кДж/кг	МПа	C	кДж/кг	кДж/кг	МПа	C	кДж/кг	С	кДж/кг
	-	23.4			-	-	-	-	-	-	-	-	-
	П1	5.44			5.005	263.5			28.92			1.5
	П2	3.993	290.2	2933.8	3.674	252.4		881.6	29.42	243.9		1.5	208.86
ПП	-	3.63			-	-	-	-	-	-	-	-	-
	П3	1.63	423.2	3304.7	1.5	197.8	844.7	775.8	1.398	196.3	849.14	1.5	116.04
ПН	ПН	-	-	-	-	-	-	-	30.42	169.3	733.1	-	38.5
	Д	0.966		3169.4	0.69	164.4	694.6	-	0.69	164.4	694.6	-	-
ТП	ТП	0.918	354.5	3169.4	-	-	-	-	0.0035	26.67	2375.3	-	-
	П5	0.552		3028.8	0.5075	151.4	642.6	642.6	1.035	147.4	621.4
	П6	0.231	201.4	2872.2	0.2129	121.2	513.1	513.1	1.035	117.2	492.4
	П7	0.067	97.31	2674.8	0.062	86.77	363.45	-	0.062	86.77	363.4	-
	П8	0.018	57.8	2504.8	0.017	55.96	234.48	-	0.017	55.96	234.5	-	-
К	К	0.0032	25.16	2314.42	0.0032	25.16	2314.42	-	0.0032	25.16	2314.42	-	-

Таблица 1.1

Параметры пара и воды по элементам тепловой схемы.

Рис. 1.2. Процесс расширения пара в турбине.