background image

Przedstawić  na  wykresach  h-s  i  T-s  przemiany  termodynamiczne  wody  i  pary  wodnej  (izobara, 
izochora, izoterma itd.) zaznaczyć: pracę, ciepło i pracę techniczną. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Omówić  wpływ  ciśnienia  początkowego  pary  świeżej 

  na  sprawność  obiegu  Clausiusa  - 

Rankine’a. 

 

Wzrost ciśnienia początkowego nie ma jednoznacznego wpływu na sprawność obiegu C-R; 

 

W pewnym obszarze zależnym od temperatury początkowej sprawność obiegu C-R wzrasta; 

 

W  praktyce  nie  udaje  się  wykorzystać  maksymalnego  ciśnienia  ponieważ  rośnie  wielkość 

zawilgocenia (zawilgocenie graniczne 0.85); 

 

Każdej  wartości  temperatury  początkowej  (przy  założonej  stałej  wartości  ciśnienia  w 

skraplaczu) odpowiada jedno ciśnienie początkowe dla którego sprawność obiegu idealnego 
C-R jest największa; 

 

Ze wzrostem ciśnienia sprawność wewnętrzna turbin małej mocy maleje; 

 

Wzrost  ciśnienia  wiąże  się  ze  wzrostem  kosztów  inwestycyjnych  i  gorszymi  własnościami 

manewrowymi; 

 

Ze  zmianą  ciśnienia  zmienia  się  spadek  entalpii  w  turbinie  potrzebny  do  realizacji  zadanej 

mocy i jednocześnie rośnie liczba stopni turbiny. 

Tylko w pewnym obszarze ciśnień sprawność obiegu jest maksymalna. 

 
Omówić  wpływ  temperatury  początkowej  pary  świeżej 

  na  sprawność  obiegu  Clausiusa  – 

Rankine’a.  

 

Wzrost temperatury początkowej zawsze zwiększa sprawność obiegu C-R; 

 

Ze wzrostem temp rosną koszty inwestycyjne (materiały – część WP oraz elementy kotła); 

a)

 

Stale węglowe do około 400°C; 

b)

 

Stale  niskostopowe  molibdenowe,  chromomolibdenowe  (0.5%  molibdenu  i  1% 
chromu) do około 450°C; 

c)

 

Stale wysokostopowe, stopy austenityczne powyżej 450°C; 

d)

 

Stale  stopowe  o  strukturze  ferrytycznej  (zwiększone  dodatki  Chromu,  Molibdenu 
Wolframu i Wanadu), zależnie od składu od 535 do 580°C; 

e)

 

Stale  Żaroodporne  o  strukturze  austenitycznej  lub  stopy  austenityczne  oparte  o 
Nikiel lub Kobalt powyżej 580°C; 

stale b) 2-5 razy droższe niż stale a); 
stale c) do 50 razy droższe niż stale a); 
stale d) do 100 razy droższe niż stale a); 

 

 Obecnie praktycznie stosuje się stale ferrytyczne w zakresach od 535 do 570°C; 

 

Wartości  temperatury  początkowej  i  ciśnienia  początkowego  dobiera  się  w  zależności  od 
pracy turbiny; 

o

 

dla turbin ruchu podstawowego (mało zmienne obciążenie) wyższe wartości; 

o

 

dla bloków manewrowych (silnie zmienne warunki) niższe wartości. 

background image

Omówić wpływ ciśnienia końcowego 

 na sprawność obiegu Clausiusa – Rankine’a. 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 
Zmniejszenie ciśnienia końcowego powoduje obniżenie dolnej temperatury obiegu i mimo 
jednoczesnego obniżenia średniej górnej temperatury obiegu zawsze prowadzi do wzrostu 
sprawności obiegu. 

 

 
Dążymy do najniższego możliwego ciśnienia, ale zależy od temperatury wody chłodzącej jaką 
dysponujemy oraz od krotności chłodzenia. 
p = 3.5 kPa dla akwenów otwartych; 
p = 7kPa dla chłodni kominowych; 
Zmniejszenie przyrostu temperatury wody chłodzącej wymaga wzrostu krotności 
chłodzenia - zwiększenie strumienia wody chłodzącej - podrożenie instalacji wody chłodzącej; 
bądź zwiększenie powierzchni wymiany ciepła - większy kondensator i turbina - większe koszty. 
 
Omówić przegrzew międzystopniowy parą świeżą w turbozespołach parowych. 

 

Poprawia  realizację  praktyczną  obiegów  z  wysokim  ciśnieniem  początkowym  ponieważ 
zmniejsza zawilgocenie czynnika w końcowej fazie ekspansji; 

 

 Prowadzi do poprawy sprawności obiegu ale tylko poprzez właściwy dobór parametrów; 

 

 Istnieje optymalna wartość ciśnienia przegrzewu określana drogą analityczną bądź graficzną; 

 

Zwiększa spadek entalpii w turbinie, więcej stopni; 

 

Turbozespół jest większy, cięższy, ma co najmniej dwa kadłuby; 

 

Rozbudowa układu, większe koszty inwestycyjne; 

 

Straty ciśnienia w kanałach nawet do 20%-wada; 

 

Zyski termodynamiczne zwykle przeważają i praktycznie wszystkie nowoczesne układy 

 

maja przegrzew międzystopniowy-integralna część kotła. 

Para już wykorzystana przez turbinę wysokiego ciśnienia jest podgrzewana przez parę, która zaraz ma 
się dostać do turbiny wysokiego ciśnienia, czyli świeża. 
 
 
 
 
 
 

background image

Omówić przegrzew międzystopniowy w kotle w turbozespołach parowych. 
 
Para po wyjściu z turbiny o wysokim ciśnieniu wraca do kotła i tam jeszcze raz jest przegrzewana, ale 
nie miesza się z parą świeżą i idzie do turbiny o niskim ciśnieniu. (podstawy jak w zadaniu wyżej) 
Przegrzew  międzystopniowy  (wtórny)  –  zabieg  stosowany  do  podniesienia  sprawności  w  siłowni 
parowej  funkcjonującej  według  obiegu  Rankine'a.  Pozwala  on  na  pewne  przybliżenie  obiegu 
termodynamicznego  siłowni  do  obiegu  Carnota  posiadającego  największą  sprawaność  dla  danych 
temperatur dolnego i górnego źródła ciepła (karnotyzacja obiegu). 
W  przypadku  siłowni  parowej  przegrzew  wtórny  polega  na  skierowaniu  pary  z  powrotem  do  kotła 
parowego  po  rozprężeniu  na  wysokoprężnej  części  turbiny  parowej.  Para  zostaje  ponownie 
przegrzana,  w  wyniku  czego  jej  entalpia  rośnie.  Para  wtórnie  przegrzana  kierowana  jest  do  części 
średnio- lub niskoprężnej turbiny, gdzie następuje dalsze rozprężanie pary do ciśnienia wylotowego. 
Zwykle temperatura czynnika na wylocie z przegrzewu wtórnego bliska jest temperaturze na wylocie 
z  przegrzewu  pierwotnego.  Nieraz  jest  ona  nieco  wyższa  z  uwagi  na  niższe  ciśnienia  panujące  w 
rurach  przegrzewacza  kotła  i  rurociągu,  a  więc  i  mniejsze  obciążenie  statyczne  materiału  (mniejsza 
skłonność do pełzania). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Rys. Schemat obiegu z przegrzewem międzystopniowym. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

background image

Omówić wady i zalety stosowania regeneracyjnego przegrzewu wody zasilającej. 
Regeneracyjny  podgrzew  wody  zasilającej  kocioł  realizowany  jest  zwykle  w  kilku  wymiennikach, 
dzięki  czemu  minimalizowane  są  straty  egzergii.  Ilość  wymienników  zależna  jest  od  wielkości  bloku 
energetycznego, i wynosi zwykle od kilku do kilkunastu. Część wymienników umieszczona jest przed 
pompą zasilającą (wymienniki niskoprężne), a część za (wymienniki wysokoprężne). Nazwa pochodzi 
oczywiście od ciśnienia panującego po stronie kondensatu. 
Zalety 

 

Zwiększona  sprawność  mocy  turbiny  poprzez  wzrost  średniej  górnej  temperatury 
doprowadzenia ciepła w kotle 

 

Wzrost mocy pompy wody zasilającej 

 

Regeneracja  poprawia  sprawności  wewnętrzne  turbin,  w  WP  rośnie  strumień  pary,  w  NP 
maleje strumień pary co poprawia kształtowanie układu łopatkowego 

 

Do  kondensatora  wpływa  mniejszy  strumień  pary  –>  mniejsze  ciepło  strat  skraplania-> 
mniejsza i tańsza instalacja wody chłodzącej 

Wady 

 

Wysoka temperatura wody zasilającej utrudnia utrzymanie niskich temp spalin wylotowych z 
kotła co obniża jego sprawność 

 

Wzrost liczby wymienników powoduje wzrost kosztów bloku i stopnia złożoności 

 

Upusty  w  NP  są  naturalnymi  separatorami  wilgoci  –  korzystne  ale  komplikują  układ 
prowadząc do strat przepływu w obrębie turbiny 

 
Turbiny  dużej  mocy  powinny  mieć  rozbudowany  układ  regeneracji,  przegrzew  międzystopniowy  i 
wysoką wewnętrzną sprawność turbiny. Turbiny małej mocy jak najbardziej uproszczoną konstrukcję, 
ograniczoną liczbę wymienników itp.  Turbiny ruchu wstecz i mocy szczytowych powinny być proste i 
tanie  ich  sprawność  termiczna  nie  ma  znaczenia.  W  rejonach  drogiego  paliwa  dąży  sie  do 
maksymalizacjo kosztów sprawności bloku odwrotnie dla taniego paliwa. 
 
Omówić turbiny biegu wstecz 
Okrętowe  turbiny  parowe,  Użyte  jako  silniki  główne,  muszą  zapewnić  możliwość  nadania  statkowi 
ruchu wstecz. Warunek ten spełniają turbiny nawrotne. Główny zespół turbinowy statku handlowego 
przy pracy wstecz powinien, podczas co najmniej 15 minut rozwijać moc nie mniejszą niż 40% mocy 
nominalnej  biegu  naprzód  przy  ustalonej  prędkości  kątowej  równej  70%  nominalnej  prędkości 
kątowej  biegu  naprzód.  Moc  turbiny  biegu  wstecz  powinna  zapewnić  konieczną  zdolność 
manewrowania statkiem w rożnych warunkach eksploatacyjnych. Zagadnienia te precyzyjnie regulują 
przepisy  towarzystw  klasyfikacyjnych.  Typowe  obroty  części  WP  oraz  SP  są  rzędu  4000  ÷  7000 
obr/min. Natomiast obroty części NP mają zwykle 2000 ÷ 4500 obr/min. W celu zapewnienia napędu 
wstecznego okrętu stosuje się turbiny wstecznego biegu. Rozwiązanie to pozwala uzyskać pow. 20% 
nominalnej mocy silnika głównego przy ruchu do tyłu. 
 

 

 

background image

Omówić podstawowe obiegi jądrowe z reaktorami chłodzonymi wodą lekką stosowane. 
Schemat cieplny siłowni jądrowej zależy głównie od typu reaktora 
Ponad 90% pracujących to reaktory na neutrony termiczne z tego około 80% jest chłodzonych wodą 
lekką, a pracują one w dwu układach: 
1) Jednoobiegowe (jednokonturowe) - BWR (Boiling Water Reactor) ~ 40%; 
Elementy jądrowe bloku energetycznego (BWR). 
Woda spełnia rolę: moderatora chłodziwa i reaktora neutronów, a także czynnika roboczego w cyklu 
wodno parowym. Wytwornicą pary jest sam reaktor. 

 

2) Dwuobiegowe (dwukonturowe) - PWR (Pressurized Water Reactor) ~ 60%. 
Elementy jądrowego bloku energetycznego (PWR). 
Ciepło jest doprowadzane do wytwornicy pary przez wodę pod ciśnieniem 15-20MPa. Woda spełnia 
rolę moderatora chłodziwa i reaktora neutronów. 

 

 
Wyprowadzić wzór na sprawność obiegu z turbiną parową. 

 

 gdzie: 
 

 - temperatura początkowa 

 - średnia górna temperatura obiegu 

 

 

 

 

 

 

 

 

background image

Wyprowadzić wzór na pracę turbiny w obiegu z turbiną gazową. 

Praca techniczna w przemianie adiabatycznej nieodwracalnej 

4

3

h

h

l

=

 (różnica entalpii)  

)

(

4

3

4

3

T

T

c

h

h

l

pT

T

=

=

 

 

 

s

s

T

T

T

T

T

h

h

h

h

4

3

4

3

4

3

4

3

=

=

η

 , stąd: 

)

(

4

3

4

3

s

T

T

T

T

T

=

η

 

wtedy: 





=

=

3

4

3

4

3

1

)

(

T

T

T

c

T

T

c

l

s

pT

T

s

pT

T

T

η

η

  

 

 

T

T

p

p

T

T

s

κ

κ

1

3

4

3

4





=

 

więc: 





=

T

T

p

p

T

c

l

pT

T

T

κ

κ

η

1

3

4

3

1

 

 

 

4

3

p

p

T

=

Π

 

więc ostatecznie: 





Π

=

T

T

T

pT

T

T

T

c

l

κ

κ

η

1

3

1

1

 

 
Omówić wpływ parametrów czynnika na sprawność obiegu z turbiną gazową. 
Czynnikiem jest gaz 
Na sprawność turbiny gazowej wpływ ma: 
- spręż kompresora (ciśnienie za sprężarką do ciśnienia przed p2/p1) czyli ciśnienie powietrza przed 
komorą spalania 
-  temp.  za  komorą  spalania  –  ogólnie  im  wyższa  temp.  tym  wyższa  sprawność,    niestety  jest  ona 
ograniczona żarowytrzymałością i żaroodpornością elementów konstrukcyjnych 
Dla  danej  temperatury  spalin  na  wlocie  do  turbiny  istnieje  pewien  optymalny  spręż,  przy  którym 
krzywe sprawności osiągają maksimum, po czym następuje ich spadek. 
 
Omówić wpływ chłodzenia międzystopniowego powietrza na sprawność zespołu turbogazowego. 
Chłodzenie  międzystopniowe  sprężonego  powietrza  jest  jednym  ze  sposobów  na  podnoszenie 
sprawności silnika. Wykorzystany jest tu fakt, że im niższa temperatura gazu, tym mniejsza jest praca 
sprężania.  Możliwość  podniesienia  sprawności  jest  jednak  niewielka,  ponieważ  wraz  ze  wzrostem 
intensywności  chłodzenia  maleje  temperatura  powietrza  na  wlocie  do  komory  spalania,  więc  musi 
wzrosnąć  ilość  spalanego  paliwa.  Ponieważ  spada  temperatura  powietrza  na  wylocie  z  komory 
spalania, więc szczególnie celowym staje się tu zastosowanie regeneracji ciepła, i takie rozwiązania są 
stosowane  w  praktyce.  Jednak  wymagają  one  zastosowania  zarówno  chłodnic  międzystopniowych 
jak i rekuperatorów, które nieco komplikują układ, zwiększają masę i podnoszą koszty inwestycyjne. 
 
 
 
 
 
 
 
 

background image

Wyprowadzić wzór na sprawność obiegu turbogazowego np. trójwałowego. 

 

 
Omówić obiegi gazowe zamknięte i półzamknięte. 
Zalety obiegów zamkniętych: 

 

można spalać dowolne paliwo; 

 

wysokosprawna regulacja mocy, brak występowania naprężeń termicznych; 

 



można stosować wysokie ciśnienie na wlocie do kompresora   mniejsze gabaryty przy stałej 



mocy czy też większy strumień masy czynnika   większa moc; 

 



można  stosować  dowolny  gaz  w  obiegu    gaz  o  wysokim  cieple  właściwym  i  wysokie 

przyrosty 

 

temperatury co skutkuje większą pracą; 

 



można stosować czystszy czynnik   mniejsze średnice rurociągów; 

 

można budować układy o wielkich mocach; 

 

można zastosować w układach z reaktorami jądrowymi; 

 

można łatwo prowadzić gospodarkę skojarzoną. 

Wady obiegów zamkniętych: 

 

większe gabaryty zespołów 

 

skomplikowany wymiennik WT, duży, ciężki, drogi; 

 

uzależnienie od źródła wody chłodzącej. 

 

 
 
 
 
 
 

background image

Wyprowadzić wzór na sprawność obiegu kombinowanego parowo-gazowego. 

1

Q

N

N

TG

TP

P

G

+

=

η

 

 
 
Narysować  przykładowy  schemat  układu  kombinowanego  parowo-gazowego  i  przedstawić  w 
układzie h-s.
 

 

 
Narysować i omówić proces wymiany ciepła w kotle utylizacyjnym obiegu gazowo-parowego. 
Analiza możliwości odzyskania strat cieplnych układów energetycznych statków 
wykazuje, że w wielu siłowniach średnich mocy istnieje znaczny nadmiar ciepła traconego 
w spalinach wylotowych wobec zapotrzebowania ciepła do celów grzewczych [4, 7]. Dlatego 
też poszukując alternatywnych rozwiązań uznano za zasadne rozpatrzenie skuteczności 
i efektywności wykorzystania ciepła odpadowego o niskim poziomie energetycznym 
w turbinach utylizacyjnych na parę nasyconą w następujących wariantach: 

1. Potrzeby grzewcze pokrywa para nasycona, a nadwyżki pary są kierowane 
na turboprądnicę (rys. 3). 
2. Potrzeby grzewcze pokrywa para nasycona, a nadwyżki pary są kierowane 
na przegrzewacz i turboprądnicę (rys. 4). 
3. Kocioł produkuje parę przegrzaną, która jest kierowana na turboprądnicę, natomiast 
na cele grzewcze pobierana jest para nasycona z turboprądnicy (rys. 5). 

Na rysunku 3 przedstawiono uproszczony przykład jednociśnieniowej instalacji utylizacji 
ciepła odpadowego spalin wylotowych silnika głównego, gdzie cała wyprodukowana para 
nasycona jest wykorzystywana na potrzeby turbiny (wariant „1”). 
W praktyce budownictwa okrętowego występuje duża różnorodność rozwiązań 
konstrukcyjnych instalacji utylizacyjnych [5, 8, 15, 16, 17]. Zalety pary przegrzanej jako 
czynnika roboczego powodują stosowanie jej do zasilania pierwszych stopni turbiny 
utylizacyjnej. Schematy rozpatrywanych instalacji z parą przegrzaną przedstawiono 
na rysunkach 4 i 5 (warianty „2” i „3”). 

background image

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

background image

Omówić siłownię kombinowaną statku typu COGAS, CODOD itd. 

 

Schemat układu napędowego siłowni kombinowanej typu CODOG 

 

1-tłokowy średnioobrotowy silnik spalinowy; 2- turbozespół spalinowy; 3- przekładnia;  
4- sprzęgło rozłączne. 

 

Schemat układu napędowego typu CODAG 

 

1-tłokowe silniki spalinowe; 2- turbozespoły spalinowe; 3- dmuchawy; 4-eżektory 

 

Schemat układu napędowego typu COGAS 

 

1- turbozespół spalinowy; 2- kocioł utylizacyjny; 3 turbina parowa; 4- rurociąg doprowadzający parę z 
kotła utylizacyjnego do turbiny parowej; 5- przekładnia z łożyskiem oporowym. 
 

 

Schemat układu napędowego typu COSAG 

 

1-turbina  parowa;  2-  turbozespół  spalinowy;  3-  kocioł  parowy,  4-  przekładnia  zbiorcza;  5-  sprzęgło 
rozłączne 
 
 
 
 

background image

 

Schemat układu napędowego typu COGOG 

 

1-turbozespół  spalinowy  Nw  =  4000kW;  2-  turbozespół  spalinowy  Nw=  20000kW;  3-przekładnia 
redukcyjna;  4-sprzęgło  rozłączno-nawrotowe;  5-  zespół  prądotwórczy;  6-  zbiornik  rozchodowy 
paliwa; 7- śruba nastawna; 8- łożysko oporowe. 
 
CODAD (ang. COombined Diesel And Diesel) – rodzaj siłowni statku wodnego, składającej się z jednej 
lub  więcej  par  silników  diesla,  w  których  jeden  z  silników  pracuje  podczas  prędkości  mniejszej 
(ekonomicznej),  a  drugi  jest  dodatkowo  uruchamiany  podczas  prędkości  większej  lub  podczas 
większego obciążenia jednostki. 
System  stosowany  najczęściej  w  układzie  jednej  pary  silników  na  każdą  linię wału.  Silniki  mogą,  ale 
nie  muszą  różnić  się  mocą.  Rozwiązanie  to  służy  oszczędności  paliwa  podczas  prędkości 
ekonomicznych.  Siłownie  takie  stosowane  są  zwłaszcza  na  okrętach  wojennych,  ale  spotykane 
również  na  promach  np.  MF  Jan  Heweliusz  czy  jednostce  bliźniaczej  MF  Mikołaj  Kopernik  (cztery 
jednakowe  silniki  pracujące  parami  na  dwóch  liniach  wałów)  oraz  większych  jednostkach  rybackich 
(układ ojciec-syn z dwoma niejednakowymi silnikami). 
CODOG (ang. COmbined Diesel Or Gas turbine) – rodzaj siłowni na okręcie, składającej się z jednego 
lub więcej silników diesla pracujących podczas prędkości marszowej (ekonomicznej), oraz jednej lub 
więcej  turbin  gazowych,  na  które  jest  przełączany  napęd  podczas  prędkości  maksymalnej 
(pościgowej). 
System  stosowany  najczęściej  w  układzie  jednej  pary  silnik-turbina  na  każdą  z  dwóch  śrub 
napędowych. Silniki diesla nie pracują podczas pracy turbin gazowych. 
System CODOG stosowany jest na jednostkach pływających wymagających zarówno dużego zasięgu 
jak  i  doraźnej  dużej  mocy.  Służy  oszczędności  paliwa.  Wykorzystywany  jest  we  współczesnych 
okrętach wojennych średniej wielkości, np. fregatach rakietowych. 
 
Scharakteryzować turbiny tarczowe oraz bębnowe. 
Turbiny tarczowe(komorowe)- są to turbiny akcyjne w których przyjmuje się p=0.1 do0.2(0.3). Nazwa 
tarczowe  wyniki  z  budowy  turbiny.  Tutaj  wirnik  składa  się  z  tarcz  wirnikowych  na  których 
zamocowane są łopatki robocze. Tarcze wirnikowe mogą być połączone z walem w różny sposób, wał 
i tarcze wykonane  z jednej odkuwki(wirnik integralny), a dysze kierownicze umieszczone w tarczach 
kierowniczych  zamocowanych  w  kadłubie.  W  turbinie  tarczowej  występuje  niewielka  siła  osiowa 
dająca się zrównoważyć odpowiednim łożyskiem oporowym(np. Mitchella). Współcześnie spotyka się 
rozwiązania mieszane . Turbina może mieć pewna liczbę stopni bębnowych resztę tarczowych. 
 
Turbiny  bębnowe  -  są  to  turbiny  reakcyjne  o  p=0.5  i  więcej.  Stopień  bębnowy  zajmuje  większą 
długość  kierunku  osiowym,  turbiny  rekacyjne  wymagają  większej  ilości  stopni.    Występuje  w  nich 
dość  znaczna  siła  osiowa,  która  równoważy  się  tzw.  tłokiem  odciążającym,  który  jest  kłopotliwie 
konstrukcyjny.  Współcześnie  spotyka  się  rozwiązania  mieszane  .  Turbina  może  mieć  pewna  liczbę 
stopni bębnowych resztę tarczowych. 
 
 
 

background image

Narysować  przekrój  osiowy  przez  stopień  typu  reakcyjnego,  linię  ekspansji  w  układzie  h-s  oraz 
narysować trójkąty prędkości.
 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 

background image

Narysować  przekrój  osiowy  przez  stopień  typu  akcyjnego,  linię  ekspansji  w  układzie  h-s  oraz 
narysować trójkąty prędkości.
 

 

 

 -kąt pod jakim para wypływa z dyszy(kierownicy)(kąt pod jakim para z prędkość c1 wpada do 

wirnika) 

 -kąt pod jakim para wpływa na wlocie do wirnika(pod jakim skierowana jest prędkość względna na 

wlocie) 

 - prędkość bezwzględna z jaką para wpływa w kanały między łopatkowe 

 - prędkość względna z jaką para przepływa na wlocie 

 i 

 analogicznie 

U -prędkość obwodowa, unoszenia (wypadkowa z  i c) 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 - izentropowy spadek cieplny(dla układu idealnego) 

 - izentropowy spadek cieplny minus straty powstałe przy przepływie przez przyrządy 

ekspansyjne(dysza, kierownica) 

background image

Wyprowadzić wzór na pracę obwodową stopnia (zaznaczyć na wykresie h-s). 

 

Lu - praca obwodowa stopnia (izentropowy spadek ciepła minus straty obwodowe i poza obwodowe) 
Starty obwodowe: w przyrządach ekspansyjnych, łopatkach wirnikowych i straty na wylocie 
Straty poza obwodowe: nieszczelności, straty tarcia, wentylacji, wilgotności 
 
Narysować i omówić wielkości charakteryzujące profil kierowniczy oraz wirnikowy. 

 

 
Napisać wzór na sprawność obwodową stopnia pośredniego, pierwszego itd. 

 

background image

gdzie: 
u - prędkość obwodowa na średniej średnicy stopnia ze względów wytrzymałościowych nie powinna 
przekraczać od 100 do 300 m/s(max.400 m/s) 
Hs - izentropowy spadek entalpii w turbinie jednostopniowej  
C1u,2u-składowe obwodowych prędkości obwodowych wyznaczanych z rysunku (rysunek trójkątów 
prędkości. 
Co - prędkość wypływu pary z kierownicy 
C2 - bezwzględna prędkość wylotowa 
Lu - praca obwodowa(suma prac otrzymanych na obwodzie obu wieńców wirnika) 
Ls - praca stopnia 
Hk - adiabatyczny spadek entalpii w jednym stopniu turbiny rozłożony na kierownicę 
Hw - adiabatyczny spadek entalpii w jednym stopniu turbiny rozłożony na wirnik 
 
Omówić podstawowe wskaźniki projektowe stopnia. 

 

 
Omówić zalety i wady turbin wielostopniowych. 
Turbiny  wielostopniowe  (w  odróżnieniu  od  jednostopniowych)  mają  szereg  właściwości, 
stanowiących ich zalety i umożliwiających uzyskanie dużej sprawności. Do właściwości tych należą:  

 

Możliwość  podziału  całkowitego  spadku  entalpii  turbiny  na  poszczególne  stopnie  tak,  aby 
uzyskać optymalne wartości stosunków x1=u/c1 , przy których przypadają maksymalne (lub 
zbliżone do maksymalnych) wartości sprawności stopni lub całej turbiny. Podział na stopnie 
umożliwia  stosowanie  średnich  stopni,  przy  których  prędkości  obwodowe  są  utrzymane  w 
dopuszczalnych granicach.  

 

Możliwość takiego doboru średnic poszczególnych stopni, by wysokość kanałów łopatkowych 

stopni  pracujących  w  zakresie  wysokich  ciśnień  w  turbinie  (a  więc  małych  objętości 
właściwych  pary)  nie  wypadła  zbyt  mała  oraz  by  wysokość  kanałów  łopatkowych  stopni 
pracujących  w  zakresie  niskich  ciśnień  (a  więc  wielkich  objętości  właściwych  pary)  nie 
wypadła zbyt wielka. 

 

Możliwość wyzyskania w stopniach straty wylotowej, t j. energii kinetycznej pary wylotowej 

ze stopni poprzednich.  

 

Częściowe  odzyskiwanie  strat  wewnętrznych  stopnia,  zamieniających  się  w  ciepło  i 

podwyższających wartość entalpii przed stopniem następnym, stanowi zawsze zaletę:  

background image

 

Dalszą  właściwością  i  zaletą  turbiny  wielostopniowej  jest  możliwość  zastosowania 

regeneracyjnego podgrzewania skroplin, a zatem zmniejszenia jednostkowego zużycia ciepła 
turbiny w stosunku do turbiny tej samej mocy bez regeneracji, mimo że jednostkowe zużycie 
pary zwiększa się. Zwiększenie zużycia pary świeżej powoduje zwiększenie wysokości łopatek 
w  stopniach  turbiny  pracujących  w  zakresie  wysokości  ciśnień  pary.  Przedstawia  to  pewną 
korzyść  dla  turbin  małej  mocy,  w  których  łopatki  wspomnianych  stopni  są  niskie.  Większą 
stosunkowo  korzyścią,  dającą  się  wyzyskać  w  turbinach  dużej  mocy,  jest  zmniejszenie 
wysokości  łopatek  w  ostatnich  stopniach  tych  turbin,  wobec  zmniejszenia  natężenia 
przepływu  przez  te  stopnie  (zmniejszenie  to  może  dochodzić  do  ok.  30%  w  odniesieniu  do 
przełyku turbiny).  

Wady: 
Koszt wykonania turbiny wielostopniowej zwiększa się w zależności od liczby stopni. Również koszty 
wykonania  turbiny  są  tym  większe,  im  większe  są  średnice  podziałowe  stopni  turbiny.  Wymaganie 
dobrej sprawności turbiny z konieczności powiększa liczbę stopni turbiny