Изоэнтропного расширения

Таблица 3.1. Критические параметры потока при изоэнтропийном расширении

где F2 — площадь сечения, проведенного нормально к направлению потока на выходе из движущегося канала; v2t — удельный объем в этом сечении при изоэнтропийном расширении потока.

Значение v± при изоэнтропийном расширении пара от его начального состояния до температуры и давления во входном сечении определяется, например, из соотношения (3-4'):

Располагаемая работа, отвечающая изоэнтропическому тепло-перепаду в интервале давлений ро1 — р2 определяется площадью С*!—3—4—5—QI, конечное состояние при изоэнтропийном расширении определяется точкой 20.

Определив графически точку 20, характеризующую конечное состояние потока при изоэнтропийном расширении, вычисляем соответствующую конечную скорость да2о. Зная приблизительно геометрические характеристики решетки, можем вычислить количество отданного тепла Q0,,, воспользовавшись какой-либо из

Сепарация влаги в количестве AGe уменьшает расход пара до величины Gx. Его работа определяется произведением Gxh^. Если бы расширилось первоначальное количество пара и перепад энтальпий был Н0, то влага могла бы совершать дополнительную работу ДСД,, где he — перепад энтальпий при изоэнтропийном расширении жидкости от пограничной кривой в точке Е (рис. 7) до давления р2. Эта работа может иметь существенное значение только при очень большом перепаде давлений. В конденсационных паровых турбинах в области низкого давления она обычно пренебрежимо мала по сравнению с работой пара. Поэтому имеет силу приближенное равенство

Если же в качестве теоретического принимать расход пара при его изоэнтропийном расширении с переохлаждением, то коэффициент расхода ф' получается приблизительно таким же, как и для перегретого пара. Такой метод расчета облегчает использование богатого экспериментального материала, полученного на перегретом паре или воздухе. Для современных направляющих аппаратов величина этого коэффициента ф' = 0,96-4-0,98.

где <7п = in — iu, iit — энтальпия пара, выходящего из ЧВД, при изоэнтропийном расширении.

Отметим, что критическое давление и критическая скорость одновременно достигаются при изоэнтропийном расширении потока. Значение гкр может быть получено из уравнения (31), если известно значение к — отношение теплоемкостеи рассматриваемого пара или газа. Среднее значение гкр для сухого насыщенного пара равно 0,577, а для перегретого пара — 0,546.

а теоретический расход рассчитывается исходя из уравнения неразрывности '(2а) при изоэнтропийном расширении. Для газов коэффициент расхода меньше единицы, но для паров в некоторых случаях он может быть больше единицы.

Влажный пар с влажностью 5% при начальном давлении, равном 3,5 кг/си2, расширяется в сопле до давления 2 кг/см2; изоэнтропийный перепад равен 22,6 ккал/кг; начальная энтальпия при изоэнтропийном расширении

где ШВЭР - часовое количество энергоносителя в виде жидкости или газа, имеющих избыточное давление; т — число часов работы агрегата-источника ВЭР в рассматриваемый период; / -работа изоэнтропного расширения; r\oi — внутренний относительный КПД турбины; г)м — механический КПД турбины; гг — КПД электрогенератора.

Определяем энтальпии пара в начале и в конце изоэнтропного расширения по заданным параметрам, пользуясь диаграммой s — i:

Работа изоэнтропного расширения, МДж/кг, для жидкостей определяется из выражения

где t'i — энтальпия газа перед расширением при давлении PI и температуре Т\, кДж/кг; it — энтальпия газа в конце изоэнтропного расширения до Р2 при температуре Т2, кДж/кг.

Температура газа Т% в конце изоэнтропного расширения определяется по формуле

где в данном случае коэффициент скорости ср можно принять по обобщенным данным равным 0,95. При габаритных расчетах турбоагрегата были приняты значения осевых скоростей по ходу процесса расширения. Зная отношение давлений на выходе из соплового аппарата по располагаемой энергии изоэнтропного расширения в соплах -^i-, получим для этого отношения величину осевой

Знак минус в формулах (86) и (87) обусловлен тем, что в процессе изоэнтропного расширения изменение энтальпии dis всегда отрицательно, а удельная работа и к. п. д. — всегда положительны.

Величина С будет зависеть от термодинамических параметров исходной точки указанных расчетов. Известно, что в процессе изоэнтропного расширения показатель k будет менять свое значение по мере падения давления. Но так как для расчетов используется уравнение изоэнтропы с постоянным показателем k, то значение последнего приходится брать по какой-либо одной точке процесса, которая в силу тех или иных условий задачи расчетов отмечается как характерная.

По существу, в настоящем параграфе рассматриваются два параллельно идущих процесса: процесс изоэнтропного расширения и процесс нагрева рабочего агента теплотой трения. Оба процесса оказывают соответствующее влияние на параметры рабочего агента, поэтому считать задачу исследования указанных процессов завершенной можно лишь тогда, когда эти параметры могут быть получены в любой момент процесса расширения.

Однако вследствие принятой выше последовательности изоэнтропного расширения и изобарного нагрева нельзя утверждать, что все промежуточные точки процесса будут лежать на политропе с таким же постоянным показателем п, как и для точки С. На самом деле расширение и нагрев происходят не последовательно, а одновременно, и показатели k и п будут монотонно изменяться от точки А до точки С.

Итак, пользуясь общепринятым в настоящее время последовательным ходом процесса изоэнтропного расширения и изобарного нагрева для получения конечной точки адиабатного процесса с трением, можно отметить следующее: