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.