Предварительная расчетно-конструкторская оценка основных параметров и характеристик турбодетандерной установки малой мощности
К обоснованию выбора типа турбины для турбодетандера
В качестве первой операции по изысканию облика установки производится выбор технического решения по принципиальной схемы турбодетандерной установки (ТДУ) с вариантами турбоэлектроагрегатов (ТЭА) разной выходной мощности. В качестве рабочего тела, для привода турбины, предусматривается магистральный природный газ (основной состав метан– СН4)
Силовым агрегатом, для привода электрогенераторов разной мощности, предполагается спроектировать активную турбину изменяемой парциальности. Решение базируется на положении относительно малого снижения КПД низкоперепадной турбины при значительном снижении парциальности. На рис. 3.1 приводятся экспериментальные значения КПД активной турбины при изменении парциальности. [1].
Рис. 3.1. характеристики активных турбин
В качестве силовых агрегатов, для привода электрогенераторов разной мощности, предполагается использовать активную турбину единой конструкции со сменными взаимозаменяемыми сопловыми вставками.
Для обоснования подобного решения приводится предварительный расчет основных характеристик турбины.
Внутренний (мощностной) КПД турбины целесообразно рассматривать в виде произведения 
, где 
-так называемый «лопаточный» КПД;
-суммарный частный КПД турбины [1,2].
Суммарный частный КПД: 
.
-относительный КПД турбины, учитывающий высоту лопатки:
|
|
|
.
-КПД учитывающий влияние степени парциальности.
-КПД для оценки влияния угла 
на КПД турбины.
Кроме влияния этих параметров на КПД турбины значительно влияют потери в радиальном 
и осевом зазорах 
.
Для турбины, которая будет планироваться для использования в вариантах ТЭА для ТДУ, фактические значения КПД будут иные. Однако, можно предположить сохранение приближенной величины коррекции в зависимости от снижения.
Выбор активной турбины представляется целесообразным из-за относительной простоты профиля лопаток турбины, в сравнении с лопатками реактивной. Естественно, это отразиться на простоте изготовления облопаченного диска и цене изготовления.
В процессе проектирования вариантов ТЭА необходимо определить требуемые значения расходов газа, потребных для привода электрогенераторов разной мощности. В этом случае турбины будут отличаться (следует предположить) только степенью парциальности (числу лопаток направляющего аппарата).
КПД турбины зависит от соотношения 
. Исходные данные определяют точное значение оборотов турбины (3000 об/мин). При заданной температуре метана значение данного соотношения находится в пределах 0,43…0,48. Подобное значение определяется из соотношения:
|
|
|
= 
Тогда при диаметре диска турбины около 0,7м , оборотах 3000 об/мин и Сад=475 м/c искомое соотношении будет 0,76
При выборе низкоперепадной турбины ( 
) реактивной турбины, в качестве силового привода, при таких соотношениях значительного роста положительного эффекта ожидать не следует [2,3] .
Рис. 3.2. Характеристики низкоперепадных турбин
Создание же реактивных турбин с парциальностью менее единицы на практике, практически, не применяется из-за значительного возрастания большего числа потерь, свойственных турбинам этого типа.
Изготовление лопаток сложного профиля и конструктивных решений по облопачиванию дисков турбины, связано с определенными трудностями. Естественно, стоимость облопаченного диска турбины и, соответственно ТЭА, возрастает значительно.
Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 515; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!