Коэффициент возврата тепла

Вследствие того, что с увеличением энтропии изобары в is диаграмме расходятся, сумма адиабатических перепадов тепла в ступенях больше располагаемого теплоперепада для всей турбины

Это объясняется тем, что потери в каждой ступени, вызывая прирост теплосодержания отработавшего пара и увеличение его энтропии, обуславливают некоторое повышение теплоперепада последующих ступеней.

Обычно полагают

где α – коэффициент возврата тепла.

; (1)

где - суммарное количество добавочного тепла в результате частичного использования потерь.

Ранее мы имели для турбины в целом

, т.е.

и для обычной ступени

, т.е. , поэтому можно написать

Предполагая к.п.д. различных ступеней одинаковыми и, обозначая их , найдем

(2)

т.е. к.п.д. турбины выше среднего к.п.д. отдельной ступени.

Коэффициент возврата тепла α тем выше, чем больше потери в отдельных ступенях, чем выше начальная температура пара чем больше число ступеней турбины.

При расчетах турбины обычно задаются α = 0,03÷0,08.

Величину коэффициента возврата тепла можно найти сравнивая работу политропического и адиабатического расширения при бесконечно большом числе ступеней.

Для бесконечно большого числа ступеней

(3)

Где - работе политропического расширения (3а)

- работе адиабатического расширения

Для показателя политропны n мы получали выражение через коэффициент потерь энергии ξ_с

Если обозначить коэффициент потерь энергии в турбине через

, то по аналогии будем иметь выражение для показателя политропны для всей турбины

(4)

Преобразуем формулу (4) разделив числитель и знаменатель правой части на k

;

или

(5)

Записывая уравнение работы политропического расширения для всей турбины, используем уравнение (3а) подставляя туда вместо выражение , тогда

(6)

и коэффициент получит следующее выражение

(7)

Если принять за L работу действительного адиабатического процесса

, то выражение для будет иметь несколько другой вид

При конечном числе ступеней z коэффициент возврата тепла определяется по формуле

(8)

Значения коэффициента можно брать из графика (для газовых турбин). Для предварительной оценки коэффициента α можно пользоваться методом Флюгеля

где z – число ступеней турбины; Н_m – перепад тепла по линии ВD, проходящей через середину отрезка FC.

Точка С находится при помощи соотношения

(величиной задаются).

Согласно Г.С. Жирицкого коэффициент α может быть определен ориентировочно путем предварительного нанесения процесса турбины на is диаграмме. С этой целью выбирают турбины, определяют точку С и проводят линию состояния пара в турбине. А₀С в виде прямой.

Затем производят разбивку теплового перепада по ступеням и находят

После поступенчатого расчета турбины величину α обязательно проверяют.

Для насыщенного пара коэффициент возврата тепла можно определять по графику

При отсутствии графиков можно пользоваться формулой

,

где - внутренний к.п.д. турбины.

k = 0,2 для перегретого пара; k = 0,12 для насыщенного пара.