Турбомашины АЭС

Слайд 4

а) подливное колесо; б) среднебойное колесо; в) наливное колесо. 1. вал; 2. уровень воды в

верхнем бьефе; 3. уровень воды в нижнем бьефе.

а)

б)

в)

Слайд 5

Слайд 6

Gustaf de Laval (1845-1913)
Charles Algernon Parsons (1854 –1931)

Слайд 7

Турбина Лаваля

Слайд 8

Схематический разрез одноступенчатой активной турбины:
1 - вал; 2 - диск; 3

- рабочие лопатки; 4 - сопловая решетка; 5 - корпус; 6 - выпускной патрубок

Слайд 9

Турбина Парсонса
Многоступенчатая реактивная турбина:
1 -корпус; 2 - барабан; 3 - подшипник;

4 - сопловые лопатки одной из ступеней; 5 - рабочие лопатки одной из ступеней

Слайд 10

Паровая турбина К-215-12,7

Слайд 11

Паровая турбина К-1000-5,8/50 для АЭС
на сборочно испытательном стенде ЛМЗ

Слайд 12

Продольный разрез турбины К-1200-6,8/25 ОАО “Силовые машины”
lпосл.ст = 1740 мм

Слайд 13

Слайд 14

Схематический чертеж радиальной турбины Юнгстрем.
1,2 — диски турбины; 3 — паропроводы

свежего пара; 4, 5 — валы турбины;
6,7 — лопатки промежуточных ступеней.

Слайд 15

Назначение турбины
NЭ
Турбина – двигатель, предназначенный для преобразования потенциальной энергии теплоты в

механическую энергию вращения ротора турбины.

Слайд 16

2. ТЕЧЕНИЕ ГАЗА В КАНАЛАХ ТУРБИННЫХ СТУПЕНЕЙ

Слайд 17

Вопросы, рассматриваемые в разделе «2. ТЕЧЕНИЕ ГАЗА В КАНАЛАХ ТУРБИННЫХ

СТУПЕНЕЙ»

2.1. Основные уравнения движения сжимаемой жидкости.
2.2.Характеристики потока при изоэнтропийном процессе расширения.
2.3. Реальное течение газа в каналах.
{ 2.4. Турбинные решетки. }

Слайд 18

2.1. Основные уравнения движения сжимаемой жидкости
Система уравнений (!!!), адекватно описывающая течение

газа в каналах:
Уравнение состояния
Уравнение неразрывности
Уравнение количества движения
Уравнение сохранения энергии

Слайд 19

2.1. Основные уравнения движения сжимаемой жидкости
Система уравнений (!!!), адекватно описывающая течение

Слайд 20

Состояние вещества однозначно определено, если известны два независимых параметра.
где

- показатель адиабаты

для оценочных расчетов можно принять

для воздуха

для сухого насыщеного пара

2.1.1. Уравнение состояния

Слайд 21

Для практических расчетов используются:
таблицы термодинамических свойств;
диаграммы, построенные на

основании таблиц;

Уравнения состояния в виде формул используются для аналитического описания процессов.

Слайд 22

изотерма.
К

Слайд 23

электронные таблицы,
выполненные на основе аппроксимации таблиц термодинамических свойств.
Изменение состояния

происходит в результате совершения термодинамического процесса.
Для нас важен адиабатный процесс – без подвода теплоты извне.
Идеальный адиабатный (изоэнтропийный) процесс описывается уравнением:

Слайд 24

F0,p0,t0,G0
c0
Определим объемный расход [м3/с], проходящий через сечение 0-0:
F1,p1,t1,G1
2.1.2. Уравнение неразрывности

Слайд 25

с1t
1
1
а) Идеальное течение – без трения
с1t
1
1
б) Действительное течение – с учетом

сил вязкости (трение)

с1ср

при этом

В общем случае:

Слайд 26

Уравнение неразрывности в дифференциальной форме
Прологарифмируем формулу уравнения неразрывности
Продифференцируем это выражение (памятуя,

что G = const)

А) Если

то

Канал должен сужаться.

Б) Если

то

Канал должен расширяться.

Слайд 27

А) Понятие количества движения и энергии в динамических системах
Второй

закон Ньютона:
- для равноускоренного движения
где R - сила, н; m - масса, кг; a - ускорение, м/c2.
- для движения с переменным ускорением (дифференциальная
форма уравнения):
где s - расстояние; τ - время.

2.1.3. Уравнение количества движения

Слайд 28

- скорость, м/с.
разделим
переменные
Уравнение
количества
движения
Импульс силы равен изменению
количества движения
Изменение количества

движения
происходит под действием импульса
силы

Сила умноженная на путь – механи-ческая работа

Кинетическая
энергия

Слайд 29

Б) Применение уравнения количества движения при движении жидкости (газа) в канале.
I.

Феноменологический подход

Если известен секундный расход массы G массы[кг/с] и скорости потока на входе с1 [м/с] и выходе канала с2 [м/с], то можно определить силу R [н], которая заставила измениться количеству движения

II. Проблема определения действительной скорости

Т.к. по третьему закону Ньютона сила действия равна силе противодействия, то можно определить силу, с которой поток действует на стенки канала

Слайд 30

0
0
f0
1
1
f1
dx
при
где
- сила сопротивления, отнесенная к 1кг массы протекающего газа.
Для

установившегося режима

Уравнение изменения количества движения в одномерном потоке

Интегрируя от 0-0 до 1-1

с0

с0+dc

Слайд 31

* Теоретический процесс расширения
** Действительный процесс расширения
Известно, что
кривизны канала, …)
В

теории турбин уравнение количества движения для потока в канале при действительном течении заменяется экспериментальными данными.

в частности, возможностью отрыва пограничного слоя при диффузорном характере течения

Слайд 32

(для потока)
0
0
c0
G,p0,t0,u0,υ0,h0
1
1
c1
G,p1,t1,
u1, υ 1,h1
Подведенная энергия
Отведенная энергия
Частные случаи
а)
б)
2.1.4. Уравнение сохранения энергии

Слайд 33

* Теоретический процесс расширения
t0
h0
h1t
p0
h в Дж/кг
Если h в кДж/кг
** Действительный процесс

расширения

Задано p0,t0,p1. Определить скорость на выходе из канала при

-располагаемый теплоперепд на канал

- действительный теплоперепд на канал

Слайд 34

Теоретический процесс расширения
Действительный процесс расширения
Сравнение использования уравнений количества движения и сохранения

энергии

Необходимо знать начальное и конечное состояние

Уравнение количества движения

Уравнение сохранения энергии

Необходимо знать термодинамический процесс по длине канала

Слайд 35

*** Ускорение потока
Если h1< h0 , то с1> с0 поток ускоряется

(конфузорное течение)

Если h1> h0 , то с1< с0 поток замедляется (диффузорное течение)

Слайд 36

2.2. Характеристики потока при изоэнтропийном расширении газа в каналах
Канал, в котором

поток плавно ускоряется, называется сопловым или просто соплом.

Канал, в котором поток плавно замедляется, называется диффузорным или просто диффузором.

Слайд 37

2.2.1. Ускорение потока в канале
p0,t0
c0
υ0
p1
c1t?
0
1
Какую скорость будет иметь поток на выходе

из канала (в сечении 1)?

h1t

υ0

υ1t

- располагаемый теплоперепад на канал (по статическим параметрам)

Слайд 38

Турбомашины АЭС

Содержание

Power and EF of the turbine and turbine equipmentEFPower