Parní turbína / Úlohy

Úloha 1 - Obvodová rychlost lopatky

Lopatky nízkotlakých stupňů parní turbíny jsou obvykle uchyceny v drážkách. Toto spojení je z pevnostního hlediska silně namáhané vlivem působení odstředivých sil. Vypočítej obvodovou rychlost na konci kroucené lopatky oběžného kola rotoru, dlouhé 65 cm (L), když je uchycena na rotoru, jehož průměr v místě uchycení je 46 cm (Dr). Turbína se otáčí rychlostí 3 000 ot/min (n).

Zobrazit řešení

Poloměr otáčení konce lopatky: R = Dr / 2 + L = 46 / 2 + 65 = 88 cm = 0,88 m

Rychlost otáčení rotoru: n = 3 000 ot/min = 50 ot/s

Obvodová rychlost: u = 2 . π . R . n = 2 . π . 0,88 . 50 = 276,5 m/s.

Úloha 2 - Tepelná účinnost turbíny

Parní turbína je navržena pro využití přehřáté páry. Teplota přehřáté páry na jejím vstupu dosahuje 540 °C a tlak 12 MPa. Tomuto bodu odpovídá entalpie 3 456 kJ/kg. Pára v turbíně expanduje až do tlaku 4 kPa. Entalpie páry na výstupu z turbíny má při izoentropickém procesu hodnotu 2 000 kJ/kg, v reálném provozu je entalpie emisní páry při suchosti 0,95 rovna 2430 kJ/kg. Entalpie kapalného kondenzátu při tlaku 4 kPa je 121 kJ/kg. Spočítej termodynamickou účinnost turbíny a množství tepla pro turbínu, když je výkon generátoru 55 MW (ztráty v generátoru nepočítej).

Zobrazit řešení

Tepelná účinnost turbíny: ηtd = (ip – ik) / (ip – ik0) = (3456 – 2430) / (3456 - 2000) = 70,47 %

Průtok páry turbínou: mp = Pt . 1000 / (ip – ik) = 55 000 / (3456 – 2430) = 53,6 kg/s

Teplo pro turbínu: Qt = mp . (ip – ikon) = 53,6 . (3456 – 121) = 178 756 kJ/s = 643,5 GJ/h