Теплогидравлика (HS) / Турбонасосные агрегаты |
![]() |
![]() |
Порты, Свойства, Параметры, Совместимые блоки, Физическая модель, Сопутствующие материалы |
палитра | схема |
Блок реализует модель ступени турбины c критическим течением. При прохождении через ступень турбины рабочее тело теряет свою внутреннюю энергию, совершая работу и расширяясь в соответствии с табличной характеристикой. В отличие от блока HS – Ступень турбины не является дочерним, к гидравлическому контуру подключается за счёт гидравлических связей.
Характеристика турбины представляет собой набор из четырёх таблиц, хранящихся в соответствующем табличном файле с расширением «tbl»:
1. Таблица приведённого расхода.
Представляет собой приведённый расход через ступень турбины как функцию:
аргумент X: приведённой степени расширения;
аргумент Y: приведённой частоты вращения;
2. Характеристика КПД.
Представляет собой КПД турбины или относительный перепад энтальпий как функцию:
аргумент X: приведённого расхода или приведённой степени расширения;
аргумент Y: приведённой частоты вращения или приведённого расхода;
3. Моментная или мощностная характеристика.
Для турбин не используется.
4. Таблица, определяющая типы приведённых параметров и коэффициенты пересчёта.
Рисунок 1. Пример таблицы №4, определяющей типы приведённых параметров и коэффициенты пересчёта
По горизонтали цифрами 1, 2, 3 обозначены номера таблиц (Рисунок 2):
Рисунок 2. Номера таблиц обозначены по горизонтали цифрами 1, 2, 3
По вертикали цифрами 1 - 6 обозначены номера параметров (Рисунок 3):
Рисунок 3. Номера параметров обозначены по вертикали цифрами 1 - 6
Для таблицы №1:
1. Тип аргумента X в таблице:
где Tin – температура на входе в турбину [K];
Pin – давление на входе в турбину [Па];
Pout – давление на выходе из турбины [Па];
kε – коэффициент пересчёта из СИ в единицы измерения, в терминах которых заполнена таблица.
2. Значение коэффициента kε:
Пример: если при использовании второго типа приведённой степени расширения таблица заполнена в бар/K0.5, то kε=10-5.
3. Тип аргумента Y в таблице:
где w – абсолютная частота вращения турбины [Гц];
∆Tад=Tin⋅(1 - e(1 - kад)/kад) – адиабатический перепад температур [K];
kад – показатель адиабаты;
kw – коэффициент пересчёта из СИ в единицы измерения, в терминах которых заполнена таблица.
4. Значение коэффициента kw:
Пример: если при использовании первого типа приведённой частоты таблица заполнена в об/мин, то kw=60.
5. Тип функции Z в таблице:
где G – абсолютный массовый расход через турбину [кг/с].
kg – коэффициент пересчёта из СИ в единицы измерения, в терминах которых заполнена таблица.
6. Значение коэффициента kg:
Для таблицы №2:
1. Тип аргумента X в таблице:
2. Значение коэффициента kg или kε.
3. Тип аргумента Y в таблице:
4. Значение коэффициента kw или kg.
5. Тип функции Z в таблице:
где ƞ=(hin - hout)/(Cp⋅∆Tад) – КПД турбины;
ĥ=(hin - hout)/hin – относительный перепад энтальпий;
hin – энтальпия рабочего тела на входе в турбину [Дж/кг];
hout – энтальпия рабочего тела на выходе из турбины [Дж/кг];
kƞ, kh – коэффициенты пересчёта из СИ в единицы измерения, в терминах которых заполнена таблица.
6. Значение коэффициента kƞ или kh:
Пример: если таблица КПД заполнена в %, то kƞ=100.
Для таблицы №3:
Таблица мощности или момента для турбин не используется.
Для просмотра и редактирования файлов расширения «tbl» имеется встроенный в SimInTech «Редактор таблиц». По умолчанию характеристики турбин располагаются в директории: «\SimInTech\bin\DataBase\HS\ENGINES\TURBINES\».
При помощи блока HS – Ротор возможно организовать механическую связь вала турбины с валом, например, компрессора, насоса или электрогенератора. В таком случае частота вращения вала является величиной, рассчитываемой в блоке ротора. В противоположном случае, когда турбина механически не соединена с ротором, частота вращения турбины определяется свойством Частота вращения (относительная), то есть может быть задана константой непосредственно в свойствах блока или рассчитана в ином месте, например, в скрипте или схеме автоматики.
Рисунок 4. Пример реализации модели турбокомпрессора за счет механической связи турбины с компрессором при помощи ротора
Блок может быть соединен с другими блоками посредством гидравлических и механических связей. При помощи гидравлических связей блок может соединяться со следующими блоками:
При помощи механической связи блок может соединяться со следующими блоками:
Структурно модель представляет собой комбинацию двух блоков типа HS – Подпитка.
Рисунок 5. Структурная схема модели
Установка блока на гидравлическую схему обеспечивает вычисление расхода через турбину как функции приведённой частоты вращения и приведённой степени расширения. Вычисленное в соответствии с заданной характеристикой значение расхода с противоположными знаками передаётся в блоки подпитки.
Энтальпия рабочего тела на выходе из турбины вычисляется через КПД или относительный перепад энтальпий:
где kƞ, kh – коэффициенты пересчёта из СИ в единицы измерения, в терминах которых заполнена таблица.
В случае подключения турбины к ротору текущее значение мощности (момента) на валу передаётся в блок ротора, где решается уравнение моментов, с целью определения текущей частоты вращения.
Мощность и момент на валу вычисляются по следующим соотношениям:
где N – мощность на валу [Вт];
M – момент на валу [Н⋅м];
wабс – абсолютная частота вращения [Гц];
∆h – перепад энтальпий [Дж/кг].