Основные элементы конструкции парового котлоагрегата. К парового котла, коэффициент полезного действия.

Методические указания

Ознакомление с котлоагрегатами необходимо начать с принципиальной схемы. По схеме очень удобно разобраться во взаимодействии различных элементов и систем конструкции, в том числе проследить движение воды, воздуха, топлива, дымовых газов, пара. Устройство современного котлоагрегата следует изучить на примере барабанного парового котла с естественной циркуляцией, состоящего топочной камеры и газоходов, барабана, поверхностей нагрева, находящихся под давлением рабочей среды (испарительных поверхностей, пароперегревателей, экономайзеров), воздухоподогревателей, соединительных трубопроводов и воздуховодов.

Тепловой баланс парового котла характеризуется равенством между количествами подведенной  и расходуемой теплоты . Тепловой баланс составляется на 1 кг твёрдого (жидкого) топлива или на 1 м³ газообразного топлива. Подведенная теплота - располагаемая теплота, состоящая из низшей теплоты сгорания рабочей массы твёрдого и жидкого топлива  и сухой массы газообразного топлива , физической теплоты топлива , теплоты, вносимой в топку с воздухом , теплоты, вносимой в топку с паровым дутьём , теплоты, затраченной на разложение карбонатов при сжигании сланцев . Расходуемая теплота складывается из теплоты, полезно использованной в котлоагрегате на получение пара , потери теплоты с уходящими газами , потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива , потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива , потери теплоты в окружающую среду  и потери теплоты с физической теплотой шлака . Анализируя тепловой баланс котла, определяют долю теплоты, использованной в котлоагрегате – коэффициент полезного действия брутто , подсчитанный без учета затрат энергии на собственные нужды.

Паровые и газовые турбины

Истечение пара в активных и реактивных ступенях паровых турбин. Классификация паровых и газовых турбин. Принципиальные схемы паротурбинных и газотурбинных установок.

Методические указания

Паровые и газовые турбины – это тепловые расширительные турбомашины, в которых потенциальная энергия нагретого и сжатого рабочего тела при его расширении в лопаточном аппарате превращается в кинетическую энергию, а затем в механическую работу на вращающемся валу. Вращающиеся лопатки, закрепленные на роторе турбомашины, изменяют полную энтальпию рабочего тела. Рабочим телом в паровых машинах является пар, в газовых турбинах – газ. Турбинная ступень – это совокупность неподвижного соплового аппарата (система сопловых лопаток) и вращающегося рабочего колеса с рабочими лопатками. Сопловая и рабочая решетки – совокупность расположенных определенным образом сопловых и рабочих лопаток. Для выбора профилей таких лопаток понадобится располагаемый теплоперепад. В паровой и газовой турбине располагаемый теплоперепад равен идеальной работе адиабатного расширения рабочего тела. Для классификации турбинных ступеней необходимо понятие «степень реактивности ступени». Степень реактивности ступени – это отношение части располагаемого теплоперепада ступени, срабатываемого в рабочей решетке, к полному располагаемому теплоперепаду ступени. Если степень реактивности ступени равна нулю и в каналах рабочих лопаток не происходит дополнительного расширения пара, то такая ступень называется чисто активной. Когда степень реактивности невелика (до 0,2÷0,25), то ступень принято также называть активной. Если степень реактивности значительна (0,4÷0,6), то ступень называется реактивной.

В зависимости от начальных параметров паровые турбины подразделяются на до- и сверхкритические. На конструкцию работы турбины влияет режим её работы: базовый, пиковый или полупиковый. По внутренним конструктивным признакам турбины делят на активные и реактивные. Паровые турбины, в которых отработавший в них пар для конденсации направляется в конденсатор, относятся к конценсационным. В противодавленческих турбинах отработавший пар подаётся технологическим потребителям. Конденсационные турбины, имеющие только нерегулируемые (регенеративные) отборы, предназначены для выработки только электрической энергии. Турбины, имеющие кроме нерегулируемых еще один или два регулируемых отбора, называют теплофикационными. Пар из таких регулируемых отборов направляется на нужды теплофикации и производственным потребителям. Конденсационные турбины мощностью до 50 МВт, выполняются одноцилиндровыми. При больших мощностях турбины включают цилиндр высокого давления (ЦВД), цилиндр среднего давления (ЦСД) и один или несколько цилиндров низкого давления (ЦНД).

Конструкции газотурбинных установок и двигателей зависят от выбранной конструктивной схемы – взаимного расположения компрессоров, камер сгорания, турбин, воздухоохладителей и регенераторов. По одновальной схеме выполняют энергетические пиковые ГТУ и ГТУ вспомогательного назначения, приводящие электрогенератор. Для транспортных ГТУ малой мощности (до 1÷1,5 МВт) используется двухвальная схема. Трехвальная схема применяется для транспортных газотурбинных двигателей большой мощности ( свыше 5 МВт).