АПРОКСИМУЮЧІ ЗАЛЕЖНОСТІ ДЛЯ ВИЗНАЧЕННЯ ЕНТАЛЬПІЙ ВОДИ ТА ВОДЯНОЇ ПАРИ ПРИ РОЗРАХУНКАХ ТЕПЛООБМІННИХ ПРИСТРОЇВ ПАРОТУРБІННИХ УСТАНОВОК (ЧАСТИНА I – ВИЗНАЧЕННЯ ЕНТАЛЬПІЇ ВОДИ)
Бічна панель сторінки статті
Основний зміст сторінки статті
Анотація
Роботу присвячено створенню методологічного підходу для визначення термодинамічних властивостей води та водяної пари при розрахунках теплообмінних процесів для тих випадків, коли потрібно оперативне керування режимами експлуатації парових турбін великої потужності теплових та атомних електростанцій, а використання існуючих таблиць властивостей робочих середовищ у «ручному» режимі не завжди припустиме. У частині роботи, що подано, розглядається визначення ентальпії води. На підґрунті проведеного аналізу режимів експлуатації теплообмінних пристроїв енергоблоків теплових та атомних електростанцій різної потужності визначено діапазони зміни температури та тиску робочих середовищ при їх розрахунках. Вони становлять для води: по тиску 1 кПа–30 МПа, по температурі 1–300 °С, а для пари відповідно: 1 кПа–6 МПа, 7–450 °С. Аналіз табличних значень робочого середовища (води) показав, що для представлення ентальпії води в аналітичному вигляді на основі апроксимаційних рівнянь з потрібною точністю доцільно розглянути їх побудову у двох областях зміни: в області вакууму (Р < 0,1 МПа) та в області надлишкового тиску (0,1–30 МПа), яка у свою чергу поділена на 4 діапазони. При зміні тиску це пов'язано з додатковим впливом на значення ентальпії температури, що ускладнює вибір наближених залежностей для отримання ентальпії від параметрів робочого середовища при забезпеченні прийнятного співвідношення розрахункових і табличних значень для розв'язування задач. Авторами розроблено систему регресійних рівнянь, що дозволяють з високою точністю розраховувати значення ентальпії води у заданому діапазоні тисків та температур. Для визначення області, у якій знаходиться величина, що вимірюється, авторами запропоновано використання формули Антуана, в якій встановлюється зв'язок тиску та температури середовища на граничній лінії фазового переходу. Для підвищення її точності запропоновано апроксимаційні рівняння температурних поправок при різному тиску, що забезпечує відхилення температури від табличних значень теплофізичних властивостей, не більш ніж на ±0,04 °С.
Блок інформації про статтю
Посилання
Affandi M., Mamata N., Mohd Kanafiaha S., Khalid N. Science Simplified Equations for Saturated Steam Properties for Simulation Purpose. Procedia Engineering. 2013, no. 53, pp. 722–726. doi:10.1016/j.proeng.2013.02.095
Rusanov A., Lampart P., Pashchenko N. Modelyuvannya 3D techiy v protochniy chastyni parovoyi turbiny z vykorystannyam systemy rivnyan' termodynamichnykh vlastyvostey vody ta vodyanoyi pary IAPWS-95 [3D simulation of flows in the flow part of a steam turbine using the system of equations of thermodynamic properties of water and water vapor IAPWS-95]. Aviatsiyno-kosmichna tekhnika ta tekhnolohiya. 2012, no. 7 (94), pp. 107–113.
Miguel A. Ch., Salvador B. R. Calculation of the Thermodynamic Properties of Woter Using the IAPWS Model. Journal of the Chilean Chemical Society. 2006, vol. 51, no. 2, pp. 891–900. doi: 10.4067/S0717-97072006000200012
Hinkelman K., Anbarasu S., Wetter M., Gautier A., Zuo W. A Fast and Accurate Modeling Approach for Water and Steam Thermodynamics with Practical Applications in District Heating System Simulation. Available at: http://www.researchgate.net/ publication/358860784 (accessed 10.06.2024).
Zhou L.-K., Shen F.-R., Yan Z.-B. A method for calculating an enthalpy value in the wet steam zone during the performance test of a steam turbine. Research Gate. 2010, vol. 25, pp. 265–268.
Yan S.-B, Sang Q.-L, Wang P.-P. On-line algorithm for calculating the enthalpy of turbine's exhaust steam. Research Gate. 2005, vol. 25, pp. 193–200.
Shcheglyaev А. V., Troyanovsky B. M., Vileta J., Draghi J. Parní turbíny. Teorie tepelného procesu a konstrukce turbín: příručka pro pokročilé technické školy [Steam turbines. Thermal process theory and turbine design: a handbook for advanced technical schools.]. Praha, Státní nakladatelství technické literatury Publ., 1983. 630 s.
Singh M. P., Lucas G. Blade Design and Analysis for Steam Turbines. New York, McGraw-Hill Publ., 2011. 364 p.
Subotin V. H., Levchenko Ye. V., Shvetsov V. L., Shubenko O. L., Tarelin A. O., Subotovych V. P. Stvorennya parovykh turbin novoho pokolinnya potuzhnistyu 325 MVt [Creation of steam turbines of a new generation with a capacity of 325 MW]. Kharkiv, Folio Publ., 2009. 256 p.
Shubenko O. L., Kozlokov O. Yu., Holoshchapov V. M., Al'okhina S. V., Kotul's'ka O. V. Vidryvni techiyi v stupenyakh tsylindra nyz'koho tysku parovykh turbin pry malovytratnykh rezhymakh [Breakaway currents in the low-pressure cylinder stages of steam turbines at low-flow modes]. Kharkiv, "Planeta-Print" LLC Publ., 2020. 322 p.
Revised Release on the IAPWS Industrial Formulation 1997. The International Association for the Properties of Water and Steam. Available at: http://www.iapws.org/relguide/IF97-Rev.pdf (accessed 10.06.2024).
Moran M. J., Shapiro H. N., Boettner D. D., Bailey M. B. Fundamentals of Engineering Thermodynamics. Chichester, John Wiley & Sons Publ., 2010. 1024 р.
Reid R., Prausnitz J., Poling B. The properties of gases and liquids. New York, McGraw-Hill Publ., 1987. 753 p.
Shubenko O. L., Holoshchapov V. M., Kotul's'ka O. V. Vyznachennya parametriv vody ta vodyanoyi pary na hranychniy liniyi fazovoho perekhodu [Determination of parameters of water and water vapor at the boundary line of the phase transition]. Enerhetychni ustanovky ta al'ternatyvni dzherela enerhiyi. Tezy dopovidey mizhnarodnoyi konferentsiyi (11–12 bereznya 2024 r., Kharkiv) [Energy installations and alternative energy sources. Collection of theses and reports of the international conference (11–12 March 2024, Kharkiv)]. Kharkiv, FOP Brovin O. V. Publ., 2024, pp. 188–191.