лекции коня кгмту. ЛЕКЦИИ КОНЯ ЭЛЕКТРОНН(ВРУЧНУЮ ИЗ ТЕТРАДКИ) 1-10. Лекция 1 Раздел 1 Циклы и тепловые схемы турбинных установок Классификация судовых турбомашин 1
![]()
|
Судовые турбомашины Лекция – 1 Раздел 1 : Циклы и тепловые схемы турбинных установок Классификация судовых турбомашин: №1) По типу рабочего тела (паровые, газовые, и паро-газовые); №2) По типу цикла реализованного в турбомашину: 1) Моноконторные – это такие турбомашины в которых реализуется один и тот же цикл. 2) Многотипные или комбинированные турбомашины (энергетические установки). №3) По назначению: 1) Главные турбомашины – которые вырабатывает энергию в соответствии судна (вращают электрогенератор). 2) Вспомогательные турбомашины. В зависимости от реализации термодинамического процесса турбомашины делятся на: 1) Турбины – это тепловой двигатель предназначенный для преобразования внутренней энергией рабочего тела в механическую энергию вращения ротора. 2) Лопаточные компрессоры – в которых механическая энергия преобразуется во внутреннею энергию рабочего тела с повышением давления и температуры. Циклы и тепловые схемы судовых паротурбинных установок В настоящее время в судовой практике используются паротурбинные установки закрытого типа. Цикл Ренкина : ![]() S – энтропия – это функция состояния, которая определяет работоспособность термодинамической системы. 1-2: Изоэнтропийный (Адиабатный) процесс расширения пара в паровой турбине; Давление в турбине понижается от P1 в P2; 2-3: Изобарический процесс конденсации пара в конденсаторе с отводом теплоты q2; 3-3’: Процесс повышения давления в конденсатном и питательном насосе; Давление повышается от P2 до P1; 3’-4: Изобарический процесс с подводом теплоты q1; 4-5: Изобарический процесс кипения и парообразования; 5-1: Изобарический процесс перегрева пара. ![]() 1-паровой котел; 2-подвод топлива; 3-подвод воздуха; 4-отвод продуктов сгорания топлива; 5-подвод питательной воды; 6-отвод перегретого пара; 7-паровая турбина; 8-потребитель механической энергии; 9-конденсатор; 10-конденсатный насос; 11-теплый ящик; 12-питательный насос. Турбина – это высокооборотный двигатель. Связи с этим для согласования режимов работы турбины и потребителей между ними устанавливается понижающая передача (редуктор). Конденсатор – это кожухо-трубный теплообменный аппарат в котором для конденсации пара в качестве охлаждающей жидкости используется забортная вода. Цикл Ренкина характеризуется охлаждающим термодинамическими показателями: 1) Количество подводимой теплоты: q1=i1-i3’=i1-i3 2) Отведенная теплота: q2=i2-i3 3) Работа цикла: l=q1-q2=i1-i2 4) Термический КПД: ![]() 5) P1, t1 – это начальные параметры цикла; 6) P2 – это конечные параметры цикла или давление в конденсаторе. Для обеспечения наибольшего КПД цикла давление P1 и температуры t1 должны быть сопряженными. Потребители энергии на судне (Турбины умеют саморегулирование) Паротурбинная установка – предназначена для выработки механической, тепловой и электрической энергии. 1) Механическая энергия – вырабатывается главными и вспомогательными турбомашинами, а также электродвигателями которые приводят оборудование обще-судового назначения (это шпили, брашпили, осушител. пожар. насос и тд.) 2) Электрическая энергия – вырабатывается турбогенераторами. С позиции экономии топлива в составе ПТУ используется ходовые и стояночные турбогенераторы. Турбина ходового турбогенератора питается паром от главного котла, а турбина стояночного генератора питается от вспомогательного или стояночного котла. 3) Тепловая энергия – вырабатывается для обогрева помещения, камбуза, прачечной, душевые, помывка танков и тд. Показатели экономической эффективности ПТУ Показатели экономической эффективности могут быть абсолютными и удельными. К абсолютным показателям относятся: 1) Эффективная мощность паротурбиной установки: Ne , кВт; 2) Часовой или секундный расход топлива: В , ![]() 3) Часовой расход теплоты: Q , ![]() Q=B∙ ![]() ![]() Qп = 3600 Ne (п-полезная теплота) К относительным показателям относятся: 1) КПД паротурбинной установки; ![]() 2) Удельный эффективный расход топлива; ![]() 3) Удельный расход топлива на милю пройденного пути; ![]() 4) Удельный расход теплоты (или затрат теплоты). ![]() КОНЕЦ ПЕРВОЙ ЛЕКЦИИ. Судовые турбомашины Лекция – 2 Тепловая схема паратурбинной установки Тепловая схема – это графическое изображение агрегатов и аппаратов последовательно включенных по потокам пара, конденсата и питательной воды. Различают: принципиальные и развернуты тепловые схемы. Принципиальная тепловая схема должна отражать: 1) Тип термодинамического цикла (регенеративный или нерегенеративный, с промежуточным перегретым паром или без него, и тд.) 2) Способ включения в схеме теплообменных аппаратах реализующую регенерацию. 3) Способ питания главных и вспомогательных двигателей. 4) Способ использования отработавших потоков пара и конденсата. 5) Способ восполнение утечек рабочего тела. В отличие от принципиальной тепловой схеме, развернутая тепловая схема дополнительно фиксирует количество одноименных механизмов и аппаратов, способ снабжение энергией общесудовых потребителей и резервное оборудование. Для повышения тепловой экономичности ПТУ используется регенеративный подогрев питательной воды. В зависимости от способа подогрева питательной воды различают: регенеративный ПТУ 1-го , 2-го и 3-го рода. Регенеративный ПТУ 1-го рода ![]() 1-паравой котел; 2- главная паровая турбина; 3- конденсатор; 4-конденсатный насос; 5- подогреватель питательной воды низкого давления; 6- дренажный насос, для отвода конденсата греющего пара от подогревателя низкого давления; 7- деаэратор – подогреватель питательной воды, как правило атмосферного давления (от 1 до 1,5 атмосфер); 8- питательный насос; 9- подогреватель питательной воды; 10,11,12 – отборы греющего пара для подогрева питательной воды от главного турбоагрегата; 13- отвод конденсата греющего пара от подогревателя высокого давления. В регенеративных ПТУ 1-го рода подогрев питательной воды производится только паром отбираемого от главного турбоагрегатов. Количество подогревателей питательной воды судовых ПТУ до 5 штук, стационарных до 8 штук. В таких ПТУ экономия топлива составляет от 8 до 10%. Регенеративные ПТУ 1-го рода используются на транспортных судах у которых 90% ходового времени составляет полный вперед. ПТУ 2-го рода ![]() 1- паровой котел; 2- главная паровая турбина; 3- конденсатор; 4- конденсатный насос; 5- подогреватель питательной воды атмосферного типа (деаэратор); 6- питательный насос; 7- подогреватель питательной воды высокого давления; 8- вспомогательная турбина привода питательного насоса; 9-подвод отработавшего в этой турбине пара к подогревателю питательной воды высокого давления; ПВ- подогреватель питательной воды; 10- отвод конденсата греющего пара от ПВ высокого давления; 12-вспомогательная турбина привода турбогенератора; 11-подвод греющего пара –деаэратору подогревателю. В регенеративных ПТУ 2-го рода подогрев питательной воды осуществляется паром отработавших во вспомогательных механизмах; Такие схемы используются на судах работающие в широком диапазоне (например – ледокол). [ Во всех типах регенеративных тепловых схем в подогревателях питательной воды греющий пар полностью конденсируется отдавая теплоту конденсации питательной воде, что повышает эффект от регенеративного подогрева питательной воды.] ПТУ 3-го рода ![]() Главные уравнения паротурбинных установок Главные уравнения ПТУ относятся: 1) Уравнение энергетического баланса ПТУ; 2) Уравнение главного парового котла; 3) Уравнение главного турбоагрегата; 4) Уравнение материального баланса. Главные уравнение ПТУ 2-го рода 1. Q3=Qп+Qпот Q3=B ![]() Qп=3600∙Ne ![]() ![]() Qз - это затраченная теплота, которая выделяется при сжигание топлива подаваемое в топку; B – это часовой расход топлива подаваемое в топку; ![]() Ne – эффективная мощность главной паровой турбине (измеряется на выходном фланце редуктора) ![]() Qп – полезная теплота; Qпол – теплота потерянная. Уравнение главного котла 2. G=Gпе+Gохл+Gнас Qп= Qпе+Qохл+Qнас B ![]() В общем случае паровой котел производит перегретый пар производительностью Qпер, охлажденный пар Qохл, и насыщенный пар Qнас. ![]() Уравнение Главные турбины 3. [ Ne=Gгт∙Lо ![]() ![]() ![]() ![]() 0-2-T: теоретический (изоэнтропийный) процесс расширения пара в турбоагрегате; 0-2: действительный процесс расширения пара в турбоагрегате; Lo- это располагаемая работа пара; Li- внутренняя работа пара; ![]() Gгт – расход пара на главную турбину; ![]() ![]() ![]() Кне- это коэффициент учитывающий затраты энергии от неработающих ступеней. Уравнение материального баланса по паротурбинной установки 4. G=Gпе+Gохл+Gнас G=Gгт+Gтг+Gикв+Gоу+Gпн+Gцн+Gон+ ![]() Gгт – расход пара главной турбины; Gтг – расход пара турбогенератора; Gикв – расход пара испарительной котловой воды; Gоу – расход пара водоопреснительной установки; ![]() ![]() Главные уравнение ПТУ 1-го рода В ПТУ 1-го рода уравнение энергетического баланса ПТУ, уравнение главного парового котла и уравнение материального баланса будет такими же как и в ПТУ 2-го рода. Отличие будет иметь место в главном уравнение турбоагрегатов! ![]() Предположим что главная турбина имеет три регенеративные отбора пара. Точка отбора пара на подогрев питательной воды делят проточную часть турбины на четыре (IV) отсека. Каждый отсек отличается расходом пара. GI=Gгт GII=Gгт−G01 GIII=Gгт−G01−G02 GIV=Gгт−G01−G02−G03=Gx КОНЕЦ ВТОРОЙ ЛЕКЦИИ. Судовые турбомашины Лекция – 3 GХ – расход пара конденсата. ![]() Px – давление в конденсаторе; Po – давление острого пара на входе в турбину; to – температура острого пара на входе в турбину; 0-2t – теоретический или изоэнтропийный процесс расширения пара в турбине; 0-2 – действительный процесс расширения пара в турбине; Lo – располагаемая работа в турбине; Li – внутренняя работа в турбине; Lнед 1 – недоиспользованная работа паром отбираемым в первом регенеративном отборе; Lнед 2 – недоиспользованная работа пара отбираемая во втором отборе; Lнед 3 – недоиспользованная работа пара отбираемая в третьем отборе; Отношение Li к Lo – называется внутренним коэффициентом полезного действия: ![]() Внутренний КПД учитывает все необратимые потери энергии в корпусе турбины, исключая механические потери энергии на трения в подшипниках. ![]() ![]() Введем понятие эквивалентной турбины. Под эквивалентной турбины – понимают турбину без отборов пара работающую с такими же начальными и конечными параметрами, что и турбина с отбора пара, имеющую такой же КПД и вырабатывающую такую же мощность, что и турбина с отборами пара. Nэ=Ni Liэ=Li (отличие в расходе) ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |