Klassifizierung von Turbinen – Dampfzufuhr- und -abgasbedingungen
Dampfturbinen können je nach Zweck und Betriebsdruck in verschiedene Kategorien eingeteilt werden . Der industrielle Einsatz einer Turbine beeinflusst die Anfangs- und Endbedingungen des Dampfes. Damit eine Dampfturbine funktioniert, muss zwischen der Dampfzufuhr und der Abluft ein Druckunterschied bestehen. Diese Klassifizierung umfasst:
Kondensierende Dampfturbine
Kondensationsdampfturbinen sind am häufigsten in Wärmekraftwerken anzutreffen. In einer Kondensationsdampfturbine wird die maximale Menge an Energie aus dem Dampf extrahiert werden , weil es eine sehr hohe Enthalpie – Differenz zwischen den anfänglichen (zB 6 MPa; 275 ° C; x = 1 ) und letzte (zB 0,008 MPa; 41,5 ° C; x = 0,9 ) Dampfbedingungen. Dies wird erreicht, indem der Abgasdampf in einen Kondensator (Oberflächenkondensator genannt) geleitet wird, der den Abgasdampf aus den Niederdruckstufen der Hauptturbine kondensiert (wodurch die Temperatur und der Druck des abgegebenen Dampfs verringert werden). Der verbrauchte Dampf wird kondensiert, indem er über Rohre geleitet wird, die Wasser aus dem Kühlsystem enthalten.
Das Ziel, den niedrigsten praktischen Turbinenabgasdruck aufrechtzuerhalten, ist ein Hauptgrund für die Einbindung des Kondensators in ein Wärmekraftwerk. Der Kondensator liefert ein Vakuum, das die dem Dampf entzogene Energie maximiert, was zu einer deutlichen Steigerung der Netzleistung und der thermischen Effizienz führt. Aber auch dieser Parameter (Verflüssigerdruck) hat seine technischen Grenzen:
- Das Verringern des Turbinenabgasdrucks verringert die Dampfqualität (oder den Trockenheitsanteil). Irgendwann muss die Expansion beendet werden, um Schäden zu vermeiden, die durch minderwertigen Dampf an den Schaufeln der Dampfturbine verursacht werden könnten .
- Durch Verringern des Turbinenabgasdrucks wird das spezifische Abgasdampfvolumen erheblich erhöht, was große Schaufeln in den letzten Reihen der Niederdruckstufe der Dampfturbine erfordert.
In einer typischen Kondensationsdampfturbine kondensiert der Abgasdampf im Kondensator und hat einen Druck, der weit unter dem atmosphärischen Wert liegt (absoluter Druck von 0,008 MPa, was 41,5 ° C entspricht). Dieser Dampf befindet sich in einem teilweise kondensierten Zustand (Punkt F), typischerweise von einer Qualität nahe 90%. Beachten Sie, dass der Druck im Kondensator auch von den atmosphärischen Umgebungsbedingungen abhängt:
- Lufttemperatur, Druck und Luftfeuchtigkeit bei Abkühlung in die Atmosphäre
- Wassertemperatur und Durchfluss bei Abkühlung in einen Fluss oder ein Meer
Ein Anstieg der Umgebungstemperatur bewirkt einen proportionalen Druckanstieg des Abgasdampfes ( ΔT = 14 ° C ist normalerweise eine Konstante), daher nimmt der thermische Wirkungsgrad des Leistungsumwandlungssystems ab. Mit anderen Worten kann die elektrische Leistung eines Kraftwerks mit den Umgebungsbedingungen variieren , während die Wärmeleistung konstant bleibt.
Der Druck im Inneren des Kondensators wird durch die Umgebungslufttemperatur (dh die Wassertemperatur im Kühlsystem) und durch Dampfausstoßer oder Vakuumpumpen angegeben , die die Gase (nicht kondensierbare Stoffe) aus dem Oberflächenkondensator ziehen und in die Atmosphäre ausstoßen.
Der niedrigste mögliche Kondensatordruck ist der Sättigungsdruck, der der Umgebungstemperatur entspricht (z. B. ein absoluter Druck von 0,008 MPa, was 41,5 ° C entspricht ). Es ist zu beachten, dass es immer einen Temperaturunterschied zwischen (um ΔT = 14 ° C ) der Kondensatortemperatur und der Umgebungstemperatur gibt, der sich aus der endlichen Größe und Effizienz der Kondensatoren ergibt.
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