Мощность и КПД паровой турбины.

Потери паровой турбины можно разделить на 2 группы: внутренние и внешние. Внутренние непосредственно влияют на состояние рабочего тела при его расширении в турбине и снимают располагаемый теплоперепад.

К внутренним относятся:

- потери кинетической энергии в соплах и на рабочих лопатках ∆ h_с , ∆ h_л. Они вызваны трением потока о стенки, завихрениями и т.п. Эта энергия превращается в теплоту и повышает теплоту рабочего тела в конце процесса.

- потери кинетической энергии с выходной скоростью отработавшего рабочего тела ∆ h_вых.

-потери при парциальном подводе пара ∆ h_р, если сопловая решетка занимает только часть окружности колеса (или вентиляционные потери);

- потери трения пара о поверхность диска рабочего колеса ∆ h_д

- потери из-за перетечек рабочего тела через внутренние зазоры между рабочими лопатками и корпусом турбины, между диафрагмой и валом и др. ∆ h_ут

- потери из-за влажности пара, возникающие в последних ступенях паровых турбин ∆ h_вл (частицы влаги, ударяясь о стенки лопаток тормозят вращение ротора).

К внешним относятся:

- потери от утечек рабочего тела через концевые зазоры.

- механические потери (напр. трение в подшипниковых узлах)

Внешние потери не влияют на состояние рабочего тела, они только увеличивают его расход.

Энергетический баланс ступени с учетом внутренних потерь выглядит:

∆ h_т =∆ h_i +(∆ h_с +∆ h_л +∆ h_вых +∆ h_р +∆ h_д +∆ h_ут +∆ h_вл )

∆ h_i – Это теплоперепад полезно используемый в ступени.

Отношение полезно используемого перепада в ступени к располагаемому теплоперепаду называется внутренним относительным КПД одной ступени:

η _oi^ст = ∆ h_i/∆ h_т

Если расход пара Д через турбину известен и постоянен, то можно определить внутренние мощности, развиваемые реальной турбиной и идеальной турбиной, т.е. работающей без потерь.

N_i =Д∆ h_i N_o =Д∆ h_o – идеальная турбина.

Эффективная мощность N_е или мощность на валу меньше внутренней мощности N_i на величину механических потерь. К эксплуатационным характеристикам турбин относится экономическая и номинальная мощность.

Экономической называется мощность при которой турбина работает с наименьшим удельным расходом теплоты, а следовательно с наибольшим КПД.

Номинальной называется длительная предельно допустимая мощность турбины и в зависимости от назначения турбины она может быть больше экономической на 5-20%.

Механический КПД оценивает механические потери и определяется:

η _мех = Nе/N_i

Внутренний относительный КПД учитывает внутренние потери и определяет:

η _oi = N_i/N_о

Для современных турбин внутренний КПД в пределах 0, 7-0, 88, а механический: 0, 99-0, 995.