Turbínový stupeň pracující v mokré vodní páře s vysokou účinností

Kód výsledku v IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F49193864%3A_____%2F21%3AN0000006" target="_blank" >RIV/49193864:_____/21:N0000006 - isvavai.cz</a>

Výsledek na webu

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Jazyk výsledku

čeština

Název v původním jazyce

Turbínový stupeň pracující v mokré vodní páře s vysokou účinností

Popis výsledku v původním jazyce

Parní turbína se skládá z řady stupňů, ve kterých dochází k postupné expanzi vodní páry. Snižuje se tlak a teplota páry při zvyšování jejího měrného objemu. V určitém okamžiku dojde k překročení meze sytosti a tedy i ke vzniku zárodků vodních kapek, tzv. nukleačních jader. V dalších lopatkových řadách pak již vznikají nová nukleační jádra a tudíž i nové vodní kapky méně, dochází však k růstu kapek stávajících. S procesy vzniku a růstu vodních kapek je spojena celá řada dílčích ztrát, každá z těchto ztrát má rozdílný mechanismus působení. Nejvýznamnější ztrátou je ztráta termodynamická, která je úměrná nevratné mezifázové výměně tepla a hmoty mezi plynnou a kapalnou fází během nukleace a kondenzace. Tato ztráta je spojena s primárními, submikronovými kapkami. Další mechanismy ztrát jsou navázány jak na proudění primárních, tak i sekundárních kapek. Celkem je při modelování ztrát vlhkostí rozlišeno sedm dílčích mechanismů. Největší ztráta vlhkostí bývá zpravidla v prvních lopatkových řadách, kde dochází k nukleaci a poté v oblasti posledního stupně, kde je vlhkost nejvyšší. Pro určení ztrát vlhkostí bylo nutné provést CFD analýzy proudění mokré vodní páry. CFD modely byly fitovány na základě měření na elektrárnách pomocí optických (výsledek TK01020029-V3) a pneumatických (výsledek TK01020029-V1) sond. Při návrhu prototypu stupně pracujícího v mokré páře je nutné brát všechny tyto jevy v potaz. Ztráta ve stupních je popsána pomocí soustavy rovnic, které definují snížení entalpického spádu stupně v závislosti na výstupní rovnovážné vlhkosti. Výsledek Gprot je tedy turbínový stupeň, u kterého je tvar listu rozváděcích i oběžných lopatek modifikován na základě znalostí výstupní vlhkosti a změny entalpického spádu oproti stupni bez uvažování vlhkosti nebo stupni se snížením entalpického spádu zjištěném pomocí zastaralých vzorců. Ostatní části lopatek (bandáže, závěsy) zůstávají nezměněné.

Název v anglickém jazyce

Turbine stage working in the wet steam with a high efficiency

Popis výsledku anglicky

The steam turbine consists from a number of stages. The expansion process occurs in these stages. The pressure and temperature lower as well as the steam volume increases during the expansion process. The crossing of saturation line occurs in a certain moment and nuclei cores occur here. There are a few new nuclei in further blade rows only. Small number of water droplets occur in following stages but the droplet´s diameter increase in these stages. Number of partial wetness losses is connected with nucleation and condensation of steam. Each of these losses has different mechanism of action. The most important is the thermodynamic loss, which is proportional to the irreversible interphase change of heat and mass phase during nucleation and condensation. This loss is connected with sub-micron droplets. Other loss mechanisms are associated with both sub-micron as well as coarse droplets. Seven different partial loss mechanisms are recognized. The biggest loss is in the first wet steam blade “nucleation” rows usually and in the last stages with highest wetness, too. It was necessary to do CFD analysis of the wet steam flow. CFD boundary conditions were defined on the base of optical (result TK01020029-V3) and pneumatic (result TK01020029-V1) measurement. It is necessary to take into account all loss mechanisms for the design of the turbine stage prototype. Wet steam loss is described by a series of equations which describe the decrease of stage enthalpy drop as a function of equilibrium outlet wetness. Gprot result is steam turbine prototype stage with the blade shape modified on the base of knowledge of outlet wetness and related decrease of the enthalpy drop compare to the blade shape with no influence of wetness or with wetness influence calculated on the base outdated equations. Other parts as sealing or root remain the same.

Druh

G_prot - Prototyp

CEP obor

—

OECD FORD obor

20301 - Mechanical engineering

Projekt

<a href="/cs/project/TK01020029" target="_blank" >TK01020029: Zvyšování účinnosti turbínových stupňů pracujících v mokré páře</a><br>

Návaznosti

P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Rok uplatnění

2021

Kód důvěrnosti údajů

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Interní identifikační kód produktu

TZTP1145

Číselná identifikace

—

Technické parametry

Výsledek je turbínový stupeň, u kterého je tvar listu rozváděcích i oběžných lopatek modifikován na základě znalostí výstupní vlhkosti a změny entalpického spádu oproti stupni bez uvažování vlhkosti nebo stupni se snížením entalpického spádu zjištěném pomocí zastaralých vzorců. Ostatní části lopatek (bandáže, závěsy) zůstávají nezměněné. Prototyp se skládá ze soustavy pěti turbínových stupňů označených jako 32 až 36 (tedy 32. až 36. stupeň od začátku turbíny). Rozváděcí lopatky (RL) všech pěti stupňů jsou umístěny ve dvou nosičích. Vzhledem k úspěšnému návrhu a ověření bylo v DSPW rozhodnuto instalovat prototypové lopatky do průtočné části turbíny o nominálním výkonu 55 MW do spalovny ve Velké Británii. Spuštění turbíny se předpokládá v 11/2022.

Ekonomické parametry

Zvýšení konkurenceschopnosti a tím i zvýšení zisku.

Kategorie aplik. výsledku dle nákladů

—

IČO vlastníka výsledku

49193864

Název vlastníka

Doosan Škoda Power, Plzeň

Stát vlastníka

CZ - Česká republika

Druh možnosti využití

V - Výsledek je využíván vlastníkem

Požadavek na licenční poplatek

A - Poskytovatel licence na výsledek požaduje licenční poplatek

Adresa www stránky s výsledkem

—