Принцип действия паровых и газовых турбин. Активные и реативные турбиныю

Га́зовая турби́на — это двигатель непрерывного действия, в лопаточном аппарате которого энергия сжатого и/или нагретого газа преобразуется в механическую работу на валу.Горение топлива может происходить как вне турбины, так и в самой турбине. Основными элементами конструкции являются ротор и статор, выполненный в виде выравнивающего аппарата.

Парова́я турби́на (фр. turbine от лат. turbo вихрь, вращение) — тепловой двигатель непрерывного действия, в лопаточном аппарате которого потенциальная энергиясжатого и нагретого водяного пара преобразуется в кинетическую, которая в свою очередь совершает механическую работу на валу.

Поток водяного пара поступает через направляющие аппараты на криволинейные лопатки, закрепленные по окружности ротора, и, воздействуя на них, приводит ротор во вращение. Турбины, в которых расширение, пара или газа происходит только в неподвижных направляющих аппаратах, а на рабочих лопатках используется лишь их кинетическая энергия, называются активными. Турбина, в которой значительная часть потенциальной энергии рабочего тела (напор жидкости, теплоперепад газа или пара) преобразуется в механическую работу в лопаточных каналах рабочего колеса, имеющих конфигурацию реактивного сопла

 

30. Паросилов а я устан о вка, предназначается для преобразования тепла сжигаемого топлива в механическую энергию при помощи пара. Регенеративный цикл, Цикл с промежуточным перегревом пара, Цикл Ренкина.Определение КПД ПСУ с учётом работы насоса:

2.Определение КПД ПСУ без учёта работы насоса:

 

31. Холодильные машины. Холодильный коэффициент. Хладагенты и хладоносители.

Классификация холодильных машин:

По принципу действия делятся на: 1. компрессионные (работа основана на сжатии паров хладагенты компрессора и последующего дросселирования с целью получения холода).

2. абсорбционные–работают с хладагентами поглощаемыми особыми веществами абсорбентами с последующим их выпариванием при более высоком давлении. 3. Прожекторно-холодные машины работают на воде которую испаряют при низком давлении создаваемым струйным аппаратом. Холодильный коэффициент: , где – удельная массовая холодопроизводительность, а -работа затраченная на сжатии паров хладогента в компрессоре.

Хладогенты-вещества и их смеси от 120 до 350 К (аммиак, фреоны, CO₂). Хладоноситель – это промежуточное вещество для отвода теплоты от охлаждаемых объектов и передачи её рабочему веществу холодильной машины (хладагенту).

 

32. Парокомпрессионные холодильные машины имеют наибольшее применение для искусственного охлаждения в широком интервале температур: от 278 К до 113 К. Их холодопроизводительность охватывает диапазон от нескольких десятков ватт до нескольких тысяч киловатт. Основной особенностью парокомпрессионных холодильных машин является то, что рабочее вещество, совершая обратный цикл, меняет свое агрегатное состояние и может находиться в состоянии влажного, сухого насыщенного или перегретого пара, а также в жидком состоянии. В качестве холодильных агентов применяются вещества с низкой нормальной температурой кипения. В основном на крупных установках применяется аммиак, на малых и средних установках различные хладоны. Основными элементами холодильной машины являются: компрессор, конденсатор, испаритель и устройство, в котором происходит расширение рабочего вещества

 

33. Конструкции холодильных машин. Пароэжекторная холодильная машина.

рабочий водяной пар по трубопроводу 5 поступает в сопло эсцелятора, смешивается с паром из испарителя 4 и направляется в конденсатор 2. Конденсат, через дроселиный винтель 3подаеться в испоритель 4, а его избыток перекачиваеться по трубопроводу 6 в систему производства рабочего пара.

 

34. По сути, котельная установка представляет собой целое сооружение, где происходит преобразование любого природного ресурса в тепло. Классификация котельных.

Современные котельные установки имеют различную классификацию. В основу каждой из них ложится определенный принцип или определенные значения. На сегодняшний день существуют несколько основных разграничений:

Расположение.

В зависимости от того, где располагается установка, выделяются:

• Крышные;
• Встроенные в здание;
• Блочно-модульные;
• Рамные.

В системе каждого отопления главным ее элементом является котел. Он выполняет основную функцию – нагревание. В зависимости от того, на какой основе работает вся система и котел в частности, существуют следующие типы котлов:

• Паровые котлы
• Водогрейные;
• Смешанные;
• Котлы на диатермическом масле.

Любая отопительная система работает, как ранее было замечено, от того или иного типа сырья, топлива или природного ресурса. В зависимости от этого котлы делятся на:

• Твердотопливные. Для этого используются дрова, уголь и другие виды твердого топлива.
• Жидкотопливные – масло, бензин, мазут и другие.
• Газовые.

Смешанные или комбинированные. Предполагается использование различных видов и типов топлива.

 

37) Высшая и низшая теплоты сгорания, условное топливо

Теплота сгорания топлива - кол-во теплоты, выд-ся при полном сгорании 1кг твёрдого или жидкого топлива МДж/кг или 1м³ газообразного топлива, опр-ся оно экспериментально.

Высшая теплота сгорания топлива Q_В^Р- это общее кол-во тепла, выд-ся при полном сгорании 1кг тв-го или жидкого тела…, с учётом превращения водяных паров, выд-хся при сжигании топлива в жидкость.

Низшая теплота сгорания Q_H^p- -//- за вычетом тепла, парообр-я водяных паров.

Условное топливо- 1-ца учёта тепловой ценности топлива, прим-я для сапостовления различных видов топлива. Теплота сгорания усл-го топлива 29,3МДж/кг.

Для пересчёта топлива в усл-е исп-ся калорийный коэф-т

B_ут=BЭ_к

Э_к=Q_h^p/Q_h^p(у.т)

38) Определение количества воздуха, необходимого для горения топлива. Определение объема продуктов сгорания топлива.

Теоретический объём воздуха, необходимый для сжигания твёрдого и жидкого топлива:

V₀=0.0889(C^p+0.375_*S^p)+0.265H^p-0.03330

V₀=0.0476[0.5CO+0.5H₂+1.5H₂S+z(m+n/4)C_mH_n-O₂] m³/m³

В действительности до полного сжигания топлива необходимогонесколько больше воздуха, чем рассчит-но теоретически, это связано с особенностями процесса горения топлива.

Коэффициентом избытка воздуха наз-ся соотношение действительного объёма воздуха и теоретически-необходимого для горения

α=V_d/V₀=1,05-1,3

При сжигании топлива образуются дымовые газы, состоящие из C0_2,S0₂,N_2,H₂0,дельта V, где дельта V-избыток воздуха.

Объём сухих 3-ёх атомных ж,тв.

V_ro2=1,866_*(c_p+0,375_*S^p)/100

Газ

V_ro2=0,01[CO₂+CH₄+сумм m_*C_mH_n+H₂S

Теоретический объём азота:

V_n2=0,79_*V₀

Объём водяных паров

V_H2O=0,111H^p+0,124W^p+0,0161V₀

Газ

V_H20=0,01[H₂S+H₂+сумм n/2(C_mH_n)+0,124d_r)+0,0161V₀, где d_r-влажность топлива г/кг.

Теоретический объём кол-ва дымовых газов V_r⁰=V_N⁰+V_RO2+V_H20

Действительный объём продуктов сгорания

V_r=V_r⁰+(α-1)1,0161V₀

 

39) Уравнение теплового баланса котельного агрегата. КПД котельного агрегата и расход топлива.

Тепловой баланс котла характеризует равенство между приходом и расходом теплоты.

Qприх=Qрасп

Приходная часть теплового баланса записывается Qприх=Qp^p=СуммQхим+СуммQфиз+Qэл

Qхим-внесённая химическая теплота.

Qхим=Qн^p+(Qэкз +Qэнд)

Учитывая, при испарении теплоты в экзотермических реакций возможных при осуществлении неполных технологических процессов.

Q_энд учитывается трата теплоты на возможные эндотермические реакции.

Внесённая физическая теплота:

Q_физ=Q_ft+Q_фв+Q_пар+Q_эр

Q_ft-физическая теплота(энтальпия топлива).

Q_ft=c_t*t_t, Мдж/кг.

Q_фв-энтальпия воздуха, поступившего в котёл через воздухо-нагреватель.

Q_фв=β(H_вп-H_хв),Мдж/кг.

Β-отношение кол-ва воздуха на входе в воздухонагреватель к теоретически-необходимому.

H_вп=V_0*c_в*t_вп- это энтальпия с теоретически-необходимого подогретого воздуха до t=t_вп.

H_хв-энтальпия теоретически-необходимого холодного воздуха.

Q_пар-теплота, вносимая в агрегат паром при паровом распыливании мазута или при подаче под решётку пара при слоевом сжигании топлива.

Q_пар=G_n*(h_n-2.51) Мдж/кг.

G_n-удельный расход пара.

h_n-энтальпия пара.

2.51-это примерное значение энтальпии пара в дымовых газах.

Q_эр-теплота дымовых газов, использующихся в качестве источника теплоты в котлах-утилизаторах.

Q_прих=Q_эт

Вел-ну Q_эл-включатют в ур-е баланса при выработке пара с использованием в кач-ве теплоты электроэнергии.

Q_прих=Q_эл

При составлении теплового баланса для котла, рабочего на органическом топливе, при отсутствии выроботки пара, за счёт теплоты экзотерм-ких реакций, прих-ю часть баланса можно принять Q_h^p=Q_p^h=Q_прикл.

Отношение кол-ва теплоты полезной затраченной на выр-ку пара к теплоте топлива наз-ся коэф-том полезного действия.

h_n=Q_пол/Q_H^p=D(h_nn-h_ng)/B_*Q_hp*100%

Расход топлива

B=D(h_nn-h_ng)/H_H^ph_n, кг/с.

 

Водный режим парового котла

-поддержание определённых качеств и показателей поступающей в котёл и циркулирующей в нём котловой воды с целью предохранения поверхности нагрева котла, а также от отложения солей и коррозии.

Вода, на разных стадиях процесса находится в разных агрегатных состояниях и имеет следующие названия:

· Исходная вода-вода, полученная из истоков водоснабжения и подводящаяся к дальнейшей обработке.

· Питательная вода-вода, подаваемая питательными насосами в котёл.

· Котловая вода-вода, циркулирующяяся в контуре котла.

· Добавочная вода-вода, специально приготовленная в установках, которая предназначена для питания котлов, дополнительно к возвращаемому конденсатом.

Качество исходной, подпиточной, питательной и котловой воды хар-ся количеством взвешенных частиц сухим остатком, общим солесодержанием, жёсткостью, щелочностью, содержанием кремниевой теплоты, наличием активных газов.

 

26) Устройство элеватора, коэффициент смешения

Элеватор состоит из следующих основных составных частей: головки приводной, привода, ловителя, средних секций кожуха, ходовой части, секции натяжной.

Ходовая часть приводится в движение приводным барабаном, установленным в головке приводной (верхней части элеватора) и соединенным с приводом. Необходимое прижатие ленты к барабану создается весом движущихся частей элеватора и транспортируемого груза, а также усилием натяжного устройства, расположенного в секции натяжной (нижней части элеватора).

Привод поставляется отдельным грузовым местом и на месте эксплуатации должен быть смонтирован в соответствии с (рис. 1) рядом с приводной головкой на отдельной площадке обслуживания. Площадка обслуживания должна иметь размеры позволяющие обеспечить свободный доступ к оголовку элеватора (головке приводной и приводу) для проведения ремонтных и профилактических работ. Для обслуживания ходовой части в головке приводной и секции натяжной имеются люки.

Для предохранения элементов элеватора от поломки в случае обрыва или застопоривания тягового органа (завал приемной части грузом или попадание в ковши посторонних предметов) элеватор снабжен устройством контроля скорости, не позволяющим включить привод до устранения причин застопоривания или обрыва ленты. Шахта элеватора должна быть герметичной. Для герметичности элеватора, между секциями устанавливаются резиновые прокладки. При транспортировании пылевыделяющих материалов шахты элеваторов должны находиться под постоянным разряжением.При транспортировке холодного материала в нижней части кожуха элеватора под влиянием подпора воздуха, увлекаемого материалом, создаётся давление, в верхней части разряжение. Распределение статического давления в кожухе элеватора при горячем материале меняется под действием конвекционного тока нагретого воздуха. У башмака элеватора возникает разряжение, а у головки образуется давление. Для элеваторов высотой до 10 м, транспортирующих холодный материал, можно ограничится отсосом запылённого воздуха только от башмака (натяжной секции). Во всех остальных случаях рекомендуется аспирировать нижнюю и верхнюю часть элеватора.). Приямок ограждается барьером не ниже 1 м с обшивкой по низу на 20 см. Насыпной груз поступает в нижнюю часть элеватора через загрузочную воронку, засыпается в ковши, поднимается вверх и выдается за счёт центробежной силы через разгрузочный патрубок, расположенный в верхней части. При подаче материала в загрузочный носок нижней секции необходимо обеспечить равномерность подачи материала. Перегрузка элеватора транспортируемым материалом не допускается. Производительность агрегата подающего в элеватор материал не должна превышать максимальной производительности элеватора в соответствии с данным руководством по эксплуатации. Неравномерная, превышающая производительность элеватора подача материала может привести к заклиниванию натяжного барабана и останову элеватора

25) Трубы, применение для сооружения теплопроводов, основные требования

Теплопровод - труба, предназначенная в теплоснабжении для передачи теплоносителя (горячей воды или пара) потребителю. Существуют подземный и надземный способы прокладки теплопровода. Подземный — основной для городов и населенных пунктов, так как при нем не загромождается территория, не ухудшается архитектурный облик жилых районов, снижаются теплопотери за счет теплозащитных свойств грунта. На промышленных площадках этот способ применяется при наличии проездов, ненасыщенных подземными коммуникациями. Возможно использование для технологических прокладок единых коллекторов. Промерзание грунта не опасно для теплопровода. Чем меньше глубина заложения тепловой сети, тем меньше объем земляных работ и ниже стоимость ее строительства. Подземные тепловые сети чаще всего прокладывают на глубине 0,5—2 м ниже поверхности земли, предпочтительно выше уровня грунтовых вод. При отсутствии такой возможности предусматривают попутный дренаж для понижения уровня вод в зоне заложения, а для наружных поверхностей строит, конструкций и закладных деталей — обмазочную битумную изоляцию. При невозможности устройства попутного дренажа предусматривают оклеечную гидроизоляцию из битумных рулонных материалов с защитными ограждениями на высоту, превышающую максимальный уровень грунтовых вод на 0,5 м, или другую эффективную гидроизоляцию. Трассу тепловых сетей в городах и других населенных пунктах располагают в отведенных для инженерных сетей технических полосах параллельно красным линиям улиц, дорог и проездов вне проезжей части и полосы зеленых насаждений. Внутри микрорайонов и кварталов трассу тепловых сетей предусматривают также вне проезжей части дорог. Заглубление тепловых сетей от поверхности земли или дорожного покрытия принимают, м, не менее: до верха перекрытий каналов и тоннелей — 0,5, до верха перекрытий камер — 0,3, до верха оболочки бесканальной прокладки — 0,7. Строительные конструкции тепловых сетей при подземной прокладке принимают сборными из унифицированных железобетонных и бетонных элементов. Каркасы, кронштейны и другие опорные строительные конструкции под теплопроводы в местах, доступных для обслуживания, предусматривают из металла с антикоррозийным покрытием, а в местах, недоступных для обслуживания, — из сборного и монолитного железобетона. Находящиеся в эксплуатации полупроходные каналы являются переходной ступенью между проходными и непроходными каналами тепловых сетей, габариты их меньше, чем проходных. Их применяют для двухтрубных тепловых сетей в стесненных условиях местности, на отдельных участках, например для прокладки теплопроводов под железнодорожными путями, а также под центральными проездами городских улиц с интенсивным уличным движением, где затруднено вскрытие поверхности земли для осмотра и ремонта трубопроводов. Осмотр и ремонт теплопроводов в полупроходных каналах допускаются только при отключении теплоносителя. Проходные и полупроходные каналы проектируют прямоугольной или цилиндрической формы. Все большее развитие получает бесканальная прокладка теплопроводов.

Опоры и компенсаторы

Для правильной работы компенсатора надо ограничивать участок, изменение которого он будет воспринимать, и обеспечить свободное перемещение трубопровода на этом участке. Для этих целей монтируются неподвижные и направляющие (подвижные) опоры.

Определение того, какими должны быть опоры системы трубопроводов является наиболее важной задачей при расчете трубопроводов и, в частности, при выборе сильфонных компенсаторов.

Установка более одного компенсирующего устройства между двух неподвижных опор не рекомендуется, потому, что в противном случае невозможно достоверно определить распределение нагрузки между двумя компенсационными устройствами. Таким образом, между двух неподвижных опор устанавливают только одно устройство.

Сопротивление неподвижных и направляющих опор нагрузкам и моментам сил, возникающим на участке трубопровода, очень важно, т.к. опоры предназначены для предохранения конструкции трубопровода от действия чрезмерных нагрузок. Конструкция опор определяется расчетом на прочность с учетом всех возможных нагрузок.

Сдвиговые усилия относительно оси трубопровода могут быть следствием неправильного монтажа. Нехватка направляющих опор часто является причиной ошибок и неточностей при монтаже. Таким образом, осевой компенсатор, рассчитанный лишь на восприятие осевых нагрузок, может быть деформирован и преждевременно выйти из строя под их воздействием.

Неподвижные опоры:

Предназначены для сопротивления осевым нагрузкам от сжатого сильфона компенсатора, находящегося под давлением, гидродинамическим нагрузкам, силам трения и прочим нагрузкам на трубопровод. Они фиксируют трубопровод в определенном положении и воспринимают усилия, даже при наличии компенсатора.

Направляющие опоры:

Их роль - предотвращение возникновения сдвиговых нагрузок на компенсаторы и элементы конструкций трубопровода. Направляющие (подвижные) опоры обеспечивают передвижение участка трубопровода в определенном положении. Также, при монтаже выполняют роль элементов предотвращающих возникновения несоосности при монтаже. Трение в элементах направляющих опор должно быть минимизировано.