Удельный и секундный расходы пара

Эффективный КПД турбины является достаточно полной характеристикой для сравнения экономичности различных турбин, работающих при одинаковых начальных и конечных параметрах пара. Однако для сравнения экономичности турбин, работающих при различных начальных параметрах и давлении в конденсаторе, обычно используют не эффективный КПД турбины η_е, а удельный расход пара на турбину.

Удельным расходом пара на турбину называется количество пара, необходимое для создания единицы мощности в единицу времени. В международной системе единиц СИ, которую мы используем, удельный расход определится количеством килограмм пара, необходимым для создания мощности в 1 ватт в течение 1 секунды.

В соответствии с определением и учитывая выражение (4.5.12), получаем формулу для определения удельного расхода пара на турбину d_е

, кг/Вт·с. (4.5.20)

Располагая данными о начальных и конечных значениях параметров пара, по диаграмме h-s снимаем величину адиабатного теплоперепада на турбину Н_а. Задавшись, согласно (4.5.13), значением эффективного КПД турбины η_е, по формуле (4.5.20) можно вычислить величину удельного расхода пара d_е.

Для современных корабельных турбоагрегатов d_е=(1.2÷1.7)·10^-6 кг/Вт·с.

Зная теперь удельный расход пара d_е и потребную эффективную мощность турбины N_е, можно, согласно (4.5.20), определить необходимый расход пара на турбину

G = d_eN_e. (4.5.21)

Удельный расход пара является одной из основных характеристик экономичности паротурбинной установки.

На рис.98. показан характер изменения удельного dе (1) и секундного G (2) расхода пара на турбину в зависимости от изменения ее мощности.

В корабельных турбинах с уменьшением их мощности и скорости корабля происходит значительное уменьшение окружных скоростей рабочих лопаток и как следствие уменьшение КПД отдельных ступеней и турбины в целом, поэтому согласно (4.5.20) происходит возрастание удельного расхода пара. С увеличением мощности турбины секундный расход пара на нее также возрастает.

3. Характеристика многоступенчатой паровой турбины

Основной характеристикой режима работы турбинной ступени является отношение скоростей

. (4.5.22)

Аналогичную характеристику можно получить и для многоступенчатой турбины.

Допустим, все ступени турбины имеют одинаковую характеристику ξ. Тогда для k-ой ступени будет

, (4.5.23)

а адиабатный теплоперепад с учетом (4.5.23) составит величину (z=1):

, (4.5.24)

Из выражения (4.5.24) следует

.

Просуммируем правую часть формулы (4.5.24) по всем ступеням. Получим (Н_а≈Н₀)

,

где Н_а – адиабатный теплоперепад;

Н₀ – располагаемый теплоперепад на турбину, определяемый формулой H₀=R·H_a; при этом принято

h_a1 = h_a2 = . . . = h_ak.

Введем обозначение

, (4.5.24)

которое носит название характеристического числа турбины или характеристики Парсонса. График зависимости η_е=ƒ(χ), показанный на рис.99, имеет такой же вид, как и для единичной ступени и показывает, что многоступенчатая паровая турбина имеет максимальное значение КПД только на одном режиме, как правило, это номинальный режим, на других режимах, отличных от этого режима, КПД турбины уменьшается. Также характеристика χ не является универсальной, так как для различных турбин максимум η_е может наблюдаться при различных значениях χ.