Одноступенчатом подогреве

2. Уменьшение окружной скорости вентилятора. Для этой цели можно применять возможно меньший диаметр вентилятора (без существенного снижения производительности). Этого, например, можно достигнуть заменой одноступенчатого вентилятора многоступенчатым.

где LI — критерий шумности одноступенчатого вентилятора;

Рис. 4.2. Схема одноступенчатого вентилятора с отодвинутым разделителем потоков первого и второго контуров двигателя:

Рис. 4.3. Схема одноступенчатого вентилятора с приближенным к рабочему колесу разделителем потоков первого и второго контуров двигателя:

Распределение работы по высоте лопатки одноступенчатого вентилятора, выполненного по схемам 4.2 или 4.3, производится примерно также, как и в основном рабочем колесе вентилятора с подпорной ступенью. Отличие здесь состоит лишь в том, что LI должна быть значительно больше LJ. Необходимость увеличения LI объясняется тем, что средняя величина работы, переданная воздуху, проходящему через второй контур, должна быть примерно равна L'\. Следует заметить, что первая ступень стоящего за одноступенчатым вентилятором компрессора Рис' 4'6' Определение эффективной работы

Рис. 4.11. Распределение эффективной работы по высоте рабочего колеса одноступенчатого вентилятора

Рис. 4.12. Изменение степени повышения давления по высоте лопатки одноступенчатого вентилятора

Характер распределения работы по высоте лопатки одноступенчатого вентилятора показан на рис. 4.11. Там же отмечена величина L\.

Для компенсации уменьшенной степени повышения давления во втулочных сечениях одноступенчатого вентилятора применяют дополнительную ступень (ступени) в области втулки. Компенсация возможна также и с помощью повышенной работы сжатия первых ступеней компрессора внутреннего контура. Примерами двигателей, на которых использованы эти способы компенсации, могут служить ДТРД TF39, на котором применена дополнительная, «половинная» по диаметру ступень, установленная перед основной ступенью вентилятора, и ДТРД CF6-50A, на котором использованы три дополнительные ступени, установленные за основной ступенью вентилятора.

у ДТРД стал вентилятор. В настоящее время разработаны следующие основные способы снижения шума одноступенчатого вентилятора: отказ от ВНА вентилятора, пониженная окружная скорость рабочего колеса, оптимальное соотношение чисел лопаток выходного направляющего аппарата и рабочего колеса, увеличенное расстояние между этими рядами лопаток. Следует отметить, что, хотя применение турбовентиляторов с высокой частотой вращения позволяет снизить массу двигателя, требование по уровню шума заставляет ограничивать частоту вращения значениями, соответствующими окружным скоростям вентиляторов 400—450 м/с. Кроме того, рассматриваются другие предложения по снижению шума вентилятора: зазубривание передней кромки лопаток рабочего колеса, нерадиальное расположение лопаток направляющего аппарата, увеличение ширины лопаток и т. д.

Исследование показало, что поставленные при замене вентилятора требования удовлетворяются применением двухступенчатого вентилятора несколько большего диаметра, чем у базового двигателя, или одноступенчатого вентилятора существенно большего диаметра. Небольшое увеличение диаметра, которое требуется при применении двухступенчатого вентилятора, благоприятно по условиям установки на самолет. Однако такой вентилятор должен был бы иметь большую длину и массу вследствие увеличенных осевых зазоров между статорными и роторными лопатками (для снижения генерируемого им шума) и значительную акустическую обработку мотогондолы, что также увеличивает длину и массу силовой установки. Эти обстоятельства предопределили выбор одноступенчатого вентилятора.

Небольшие отклонения от теоретически оптимальной температуры регенеративного подогрева tne не влияют существенно на тепловую экономичность установки. Однако, значительные .отклонения от указанного оптимального распределения подогрева по ступеням приводят к резкому ухудшению тепловой экономичности установки. В простейшем случае одного отбора легко установить, что при очень низком или очень высоком одноступенчатом подогреве, когда tn = 1 или

значительно более низким, чем во второй, благодаря чему около 50% пара, отбираемого для теплофикации, вырабатывает дополнительную электрическую энергию за счет его расширения до ~50 кПа, а иногда и ниже. Чтобы поддерживать заданную температуру сетевой воды, давление регулируется в верхней камере при двухступенчатом и в нижней камере при одноступенчатом подогреве. Парораспределительный орган — обычно поворотная диафрагма — располагается в нижней камере. Выполнение отбора пара низкого давления встречает значительные трудности из-за больших размеров трубопроводов и сложности конструирования камер отбора с малыми сопротивлениями, а также из-за необходимости компенсировать тепловые расширения.

первом слагаемом. Повышение давления отбираемого пара при неизменной тепловой нагрузке, уменьшая долю мощности а2 теплофикационного потока, приводит к увеличению выигрыша от применения КР. Соответственно можно ожидать, что у турбин с многоступенчатым подогревом сетевой воды, имеющих большую долю мощности, вырабатываемой теплофикационным потоком, выигрыш от перехода к КР будет несколько меньше, чем при одноступенчатом подогреве.

При одноступенчатом подогреве давление отбираемого пара с достаточной для практических целей точностью характеризует температуру сетевой воды. В связи с этим в качестве регулируемых величин для теплофикационных турбин, начиная с первых машин, были выбраны частота вращения ротора и давление отбираемого пара. Эти же регулируемые величины были сохранены и для турбин со ступенчатым подогревом сетевой воды, у которых все отборы регулируются одной поворотной диафрагмой, располагаемой за последним по ходу пара отбором. При этом в качестве регулируемой величины для тепловой нагрузки выбирается обычно давление

ный перегреватель и основные регенеративные воздухоподогреватели. В байпасном газоходе установлены водяной экономайзер и первая ступень воздухоподогревателя. В отличие от обычной схемы байпасирования газов расщепление опускной шахты на данном котле не заканчивается после водяного экономайзера, а сохраняется до раздельных дымососов, которые и должны осуществлять перераспределение потоков дымовых газов. Такая схема, помимо регулирования промежуточного перегрева пара, обеспечивает возможность поддержания высокой температуры горячего воздуха (400° С и выше) при одноступенчатом подогреве его в широком диапазоне нагрузок котла. Это свойство чрезвычайно ценно, особенно при работе на топливе с малым выходом летучих типа антрацитового штыба (АШ). Следует учесть, что в обычном одноступенчатом воздухоподогревателе, расположенном на выходе газов из котельного агрегата, трудно подогреть воздух до температуры выше 300° С, так как из-за неравенства водяных эквивалентов воздуха и газов неодинаковы и температурные напоры на концах воздухоподогревателя. Если считать, например, что в месте входа в котельный агрегат холодного воздуха температура его составляет 30° С, а температурный напор 100° С, то легко видеть, что при нагревании воздуха до 300° С температурный напор на «горячем» конце воздухоподогревателя составит всего 20—45° С при отношении водных эквивалентов воздуха и газов, соответственно равном

В течение ряда лет котельные агрегаты, предназначенные для работы на АШ, конструировались с двухступенчатыми трубчатыми воздухоподогревателями. Разделяя эти ступени пакетом водяного экономайзера и вынося горячую часть воздухоподогревателя в область более высоких температур газов, удавалось обойти трудности уменьшения температурного напора при одноступенчатом подогреве воздуха. Однако при этом в конвективной части агрегата появлялись две ступени воздухоподогревателя и обычно две ступени водяного экономайзера. Там же размещался обычно целиком или хотя бы частично пароперегреватель, в блоках с промежуточным перегревом в ту же конвективную часть котлоагрегата надо поместить и вторичный перегреватель, а во многих прямоточных котлах в конвективную шахту выносилась и переходная зона, часто состоявшая тоже из двух пакетов". Эти многочисленные змеевиковые и трубчатые пакеты разделялись разрывами достаточных размеров для удобства выполнения ремонтных работ.

где hr — энтальпия греющего пара регенеративных отборов турбины. При одноступенчатом подогреве воды ftn.B — otJ*'к+а^ь

На рис. 5.8 показаны кривые относительного повышения КПД турбоустановки в зависимости от подогрева питательной воды котлов и числа ступеней подогрева (отборов пара из турбины). При одноступенчатом подогреве воды кривые имеют максимум при х\ж «то. При одинаковом подогреве питательной воды КПД турбоустановки тем выше, чем больше число ступеней подогрева.

бины с малым теплоперепадом Ah2 = h,,.n—h2, то КПД турбоустановки с повышенным подогревом в «горячей» и малым подогревом в «холодной» ступени снижается по сравнению с КПД при одноступенчатом подогреве в одной «холодной» ступени.

Мощность теплового потока на турбину QTy, МВт, при одноступенчатом подогреве и работе по электрическому графику равна

на подогреватели нижний a3G0, средний a2G0 и верхний (*! GQ , можно подобрать так, чтобы сетевая вода в том же количестве Wu B нагревалась в том же диапазоне температур (от f, до (2), что и при одноступенчатом подогреве. Иными словами, тепловые нагрузки в обоих случаях будут одинаковы. Но при ступенчатом подогреве выработается мощность: