Turbinas de Vapor Rendimiento
March 15, 2023 | Author: Anonymous | Category: N/A
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Determinación de las dimensiones de las toberas y alabes Dimensiones de las Toberas. El área (m 2) de la sección de salida de una tobera divergente se determina por la ecuación:
=
0,92 ≤ ≤ 0,97
01
Donde es el consumo de vapor a través de la tobera, kg/s; el volumen especifico del vapor en la sección calculada, m3/kg; el coeficiente de gasto de la tobera, el cual toma valores en el rango; ( ) El área (m2) de la sección mínima de la tobera divergente es;
=
;
02
es el volumen específico del vapor en la l a sección mínima de la tobera para la presión Donde; crítica , la velocidad critica de salida del vapor de la tobera, m/s, que se determina por la ecuación
O por la ecuación
= 44,7 ℎ − ℎ11 − + 2000 = 44,7 √ √ ℎ − ℎ11 − ℎ ℎ =
Al sustituir en estas
por
03
04
La presión crítica (Pa) del vapor en la salida de la tobera se determina por la ecuación:
Donde
es la relación critica de las presiones; según los siguientes valores de la tabla
CONDICIÓN DEL VAPOR
Vapor seco y saturado Vapor sobrecalentado
05
0,577 0,546
Es la presión delante de la tobera en (Pa)
El área de la sección de salida de una tobera de estrangulación para el régimen pre crítico de salida se halla por la ecuación:
= =
06
Y para el régimen critico de salida, por la ecuación:
07
Dimensiones de los Alabes Móviles: El área (m 2) de la sección de salida de los alabes móviles se determina por la ecuación:
= ×××
08
Donde el volumen especifico del vapor en la salida de los alabes, m 3/kg; el coeficiente de gasto de los alabes, el cual toma valores en el rango; ( )
0,92 ≤ ≤ 0,97
La altura de salida (m) de los alabes móviles se encuentra por la ecuación:
= ×× ××××
09
Donde es el grado de parcialidad de la entrada del vapor
Rendimientos, Potencias y Gasto (consumo) de vapor en una turbina Rendimiento de una Turbina Las pérdidas de energía calorífica dentro de una turbina de vapor se v valoran aloran por el rendimiento relativo interno de la turbina, que representa la relación de la variación utilizada de la entalpia hi a
la variación disponible de entalpia h0 en la turbina, así:
= ΔℎΔℎ = ℎ − ℎ.
ℎ
10
ℎ.
Donde es la entalpia del vapor para los parámetros iniciales del vapor, kJ/kg; , la entalpia del vapor para la l a expansión adiabática del vapor desde su estado inici inicial al hasta el estado final, kJ/kg ; , la entalpia del vapor para los parámetros finales del vapor, kJ/kg.
ℎ
Los valores del rendimiento relativo interno de las turbinas de vapor están dentro de los límites de 0,7… 0,88. Las pérdidas de calor por rozamientos de los cojinetes y para el accionamiento de mecanismos auxiliares (perdidas mecánicas) se valoran por el rendimiento mecánico que representa la relación de la potencia efectiva, a la potencia interna así:
=
11
Los valores del rendimiento mecánico de las turbinas están dentro de los límites de 0,97… 0,99. Las pérdidas de calor dentro de una turbina y las perdidas mecánicas se valoran por el rendimiento relativo efectivo de la turbina que es igual al rendimiento relativo interno de turbina multiplicando por el rendimiento mecánico, o sea,
Los valores de límites de 0,68… 0,87.
.
. = ×
12 de turbinas, según sea la potencia de estas, están dentro de los
Si una turbina de vapor está directamente conectada con un generador eléctrico, la potencia eléctrica es menor que la potencia efectiva a consecuencias de las perdidas dentro del generador .
El rendimiento de un generador eléctrico representa la relación de la potencia eléctrica a la potencia efectiva , es decir,
=
13
Los valores del rendimiento del generador eléctrico, están dentro de los límites de 0,96… 0,99. EL rendimiento relativo eléctrico de un turbogenerador es
. = × = × ×
14
Coeficiente de Recuperación de calor de la turbina. El coeficiente de recuperación de calor caracteriza el aumento relativo de la variación disponible de entalpia a cuenta de la recuperación parcial de las pérdidas de calor y se determina por la formula.
= ∑ ΔH − 1 Δh
15
ΔH
Donde la turbina, kJ/kg
es el total de las variaciones disponibles de entalpia en todas las etapas de
De ser iguales los rendimientos relativos internos de cada una de las etapas, el coeficiente de recuperación de calor se halla por la ecuación
= . − 1
16
Según sea el número de etapas, los valores del coeficiente de recuperación de calor de la turbina están dentro de los límites de 0,04… 0,06.
Coeficiente Característico de la Turbina, El coeficiente característico de la turbina Y
..
, al igual que la relación u/c1 para las
etapas, caracteriza el rendimiento general de la turbina y se determina por la ecuación:
= ∑ 1 + × ∆ℎ = 1 + × ∆ℎ ,
Donde z es el número de etapas de la turbina; el centro del alabe, m/s.
17
la velocidad circunferencial media en la
Potencias de la turbina.
= × Δℎ × .
Llamase potencia efectiva de conexión de la turbina:
La potencia efectiva calcula con la ecuación:
(kW) la potencia transmitida por el eje o por el manguito
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es menor que la potencia interna (indicada)
=
(kW) La cual se
19
La potencia eléctrica se determina por la ecuación
=
20
Gasto (flujo de masa) de vapor en la turbina La economicidad de una turbina de vapor se valora tanto por el rendimiento, como por el gasto o consumo especifico de vapor. El gasto especifico de vapor [kg/(kW-h)] representa la relación del gasto de vapor por segundo D a la potencia efectiva o sea,
= = 3600 × Δℎ 3 ≤ ≤ 4 ⁄ − ℎ
21
El gasto especifico de vapor en las turbinas de condensación potentes para la carga completa constituye ( ) El gasto o consumo de vapor (kg/s) para una turbina con toma de vapor en el condensador, se halla con la siguiente ecuación.
= + × ℎℎ −− ℎℎ [ℎ −ℎℎ × × ] ℎ
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Donde es la toma de vapor, kg/s; es la entalpia del vapor para los parámetros iniciales del mismo, mismo, kJ/kg; ; es la entalpia del vapor procedente de la toma, kJ/kg; ; es la entalpia del vapor en el condensador, kJ/kg;
ℎ
La entalpia del vapor procedente de la toma es
ℎ
ℎ = ℎ − ℎ − ℎ. × ′
23
Donde es la entalpia del vapor para la expansión adiabática del vapor desde el estado inicial hasta la presión con que se cumple la toma, kJ/kg; ; es el rendimiento relativo interno de la parte de alta presión (antes de la toma)-
′
La entalpia del vapor en el condensador es
ℎ = ℎ − ℎ − ℎ. × ′
24
ℎ
Donde es la entalpia del vapor para la expansión adiabática del vapor desde la presión de la toma hasta la presión en el condensador, kJ/kg; es el rendimiento relativo interno de la parte de baja presión después de la toma)
′
Presión y Gasto de vapor en las etapas de turbina para el régimen variable. El cambio del gasto de vapor a través de la turbina causa la redistribución de las presiones y las variaciones de la entalpia en las etapas de turbina. La dependencia entre el gasto y la presión del vapor en las etapas de la turbina para las velocidades del vapor en las toberas inferiores a las velocidades críticas se expresa por la siguiente ecuación.
= −−
25
Donde y son los gastos de vapor a través de la turbina, para el régimen calculado y el régimen considerado, co nsiderado, respectivamente, kg/s; y , las presiones del vapor delante de las toberas de la primera o cualquier otra etapa, para el régimen calculado y el régimen considerado, respectivamente, Pa; y las presiones del vap vapor or detrás de los alabes móviles de la última o cualquier otra etapa, para el régimen calculado y el régimen considerado, respectivamente, Pa. De acuerdo con el gasto de vapor, el cambio de la presión en una etapa de la turbina de condensación es
=
26
Según sea el gasto de vapor, el cambio de presión en una etapa de la turbina de contrapresión es
= () − +
27
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