Коэффициент возврата теплоты

Одним из преимуществ многоступенчатой турбины является использование части потерь энергии предыдущих ступеней для получения полезной работы в последующих ступенях. Потери энергии в промежуточной ступени переходят в теплоту и повышают энтальпию пара за ступенью. В области перегретого пара это приводит к повышению температуры пара за ступенью, а в области влажного пара к увеличению степени сухости пара х. За счет повышения температуры или степени сухости пара теплоперепад ступени увеличивается по сравнению с теплоперепадом этой ступени, отсчитанным по основной изоэнтропе идеального расширения пара в турбине. Из рис.55 видно, что , т и.д. Это повышение теплоперепадов, как известно, вызывается

расхождением изобар в h,s-диаграмме в направлении увеличения энтропии.

Таким образом, если суммировать теплоперепады ступеней , , и т.д., то их сумма окажется больше теплоперепада турбины по основной изоэнтропе , т.е.

. (*)

Здесь Q - возвращенная теплота потерь энергии ступеней, которая увеличивает располагаемую энергию ступеней многоступенчатой турбины по сравнению с одноступенчатой.

Подсчитаем относительный внутренний КПД многоступенчатой турбины в предположении, что она состоит из ступеней с одинаковым КПД :

,

или ,

где - коэффициент возврата теплоты.

Видно, что за счет явления возврата теплоты относительный внутренний КПД турбины повышается по сравнению с относительным внутренним КПД одиночной турбины. Это увеличение КПД определяется коэффициентом возврата теплоты, который изменяется в пределах от 0,02 до 0,10 в зависимости от теплоперепада , числа ступеней и КПД.

Для турбины, процесс в h,s–диаграмме и число ступеней которой известны, легко определяется непосредственным суммированием теплоперепадов по полученным выше формулам. Для приближенных оценок существует ряд методов расчета коэффициента возврата теплоты турбины.

Для практических расчетов определение производится по следующей формуле для Z- ступеней:

.

Здесь значение равно 4,8·10^-4 для группы ступеней, работающих в области перегретого пара; =2,8·10^-4 кДж/кг - для группы ступеней, работающих в области влажного пара, =3,2÷4,3·10^-4 кДж/кг - для группы ступеней, часть которых работает в области перегретого пара, а другая часть - в области влажного пара.