CH102365A

CH102365A - Dampfturbine für sehr hohe Überhitzung.

Info

Publication number: CH102365A
Authority: CH
Inventors: Cie Aktiengesellschaft Boveri
Original assignee: Bbc Brown Boveri & Cie
Priority date: 1922-04-26
Filing date: 1922-04-26
Publication date: 1923-12-01
Also published as: GB196913A; FR565109A

Description


  Dampfturbine für sehr hohe Überhitzung.    Bei Dampfturbinen, die mit Dampf von  der heute gebräuchlichen Temperatur betrie  ben werden hat es sich vorteil  haft erwiesen,
EMI0001.0001  
   mit dem Wärmegefälle, das  pro Stufe umgesetzt wird, so hoch zu gehen,  als es die     Radumfangsgeschwindigkeit    bei  gutem Wirkungsgrad, d. h. entsprechendem  
EMI0001.0003     
  
    <U>Umfangsgeschwindigkeit</U>
<tb>  Verhältnis <SEP> <I>u/c</I> <SEP> ( <SEP> Dampfgeschwindigkeit <SEP> eben       noch zulässt. Die neuzeitlichen Turbinen haben  daher     Dampfgeschwindigkeiten,    die sich der  Schallgeschwindigkeit nähern oder sie über  schreiten, die     Radumfangsgeschwindigkeiten     gehen bis auf 250     m/Sek.    und darüber.

   In  folge des grossen Gefälles, das in der ersten  Düsenreihe umgesetzt wird, ist der Dampf  am ersten Rad bereits genügend abgekühlt,  so dass eine wesentliche Verminderung der  Festigkeit des Scheiben- und Schaufelmate  rials durch die Wärme nicht zu befürchten  ist. Ganz anders verhält es sich nun mit Tur  binen, die Dampf von sehr hoher Überhitzung  verarbeiten. Wie eingehende Studien, derer  Ergebnis Inhalt der vorliegenden Patentschrift  sein soll, erwiesen haben, gelingt es hier nicht  den Dampf durch Expansion in der erster    Düsenreihe bereits so weit zu entspannen,  dass die Dampftemperatur die für die Festig  keit eines mit hoher Umfangsgeschwindigkeit  laufenden Rades mindest erforderliche Tiefe  erreicht.

   Es ist nämlich zu berücksichtigen,  dass zur Erzielung eines guten Radwirkungs  grades mit der Grösse des pro Stufe umzu  setzenden Wärmegefälles auch die Umfangs  geschwindigkeit des Rades wachsen muss, die  Radbeanspruchung aber mit dem Quadrate  derselben zunimmt. Der Verminderung der  Dampftemperatur durch die erhöhte     Urnset-          zung    in Dampfgeschwindigkeit steht also eine  rascher zunehmende Erhöhung der Material  beanspruchung durch Fliehkräfte entgegen.  Hierzu kommt noch der Umstand, dass die  Radverluste in Form von Wärme an den  Dampf übergehen, am     Rade    also tatsächlich  eine umso höhere Temperatur vorherrscht, je  geringer der Radwirkungsgrad ist.  



  Die Faktoren: umgesetztes Wärmegefälle,       Radumfangsgeschwindigkeit,    tatsächliche Rad  temperatur durch den Einfloss des     Radwir-          kungsgr        ades    .und Festigkeitsabnahme des     Rad-          und    Schaufelmaterials mit der Temperatur,  stehen nun in engem Abhängigkeitsverhältnis      zueinander. In der Zeichnung sind beispiels  weise die Verhältnisse für eine     Zudampf-          temperatur    von 460   in Abhängigkeit der       Radunrfangsgeschwindigkeiten        it    aufgetragen.

    Kurve 1 gibt die     Wärmegefiille   <U>i\2</U> wieder,  die nötig sind, um die     Dampfaustrittsgeschwin-          digkeiten    er der Kurve 2 zu erhalten, die mit  dein entsprechenden es ein konstantes Ver  hältnis     u,7er    ergeben. Bei einer     Wä        rmeumset-          zurrg    von     ,\.i    WE stellt sich am Ende eine  Temperatur t (Kurve 3) ein, die durch die  Radverluste auf t' (Kurve 3') erhöht wird.

    Die Kurve 4 zeigt nun den Festigkeitsverlauf  eines Scheibenmaterials bei den Temperaturen  der     Kurve    3', während Kurve 5 die mass  gebenden Spannungen einer mit der Umfangs  geselrwindigkeit     ic    sich drehenden Scheibe der  üblichen Bauart darstellt. Es zeigt sich, dass  bei     Berücksichtigung    des nötigen Sicherheits  faktors     nurniedrigeUmfangsgeschwindigkeiten     in Frage kommen     können.     



  Die geringen     Umfangsgeschwindigkeiten     ergeben kleine Räder und grosse     Beaufschla-          gUng    bei     brauchbaren        Schaufelhöhen.        Des-          gleielren    erhalten die     Turbinengehäuse    und       Zwischenwände    kleine     Abmessungen,    so dass  die     Ausdehnungen    durch die hohe Erhitzung  absolut kleine Beträge annehmen und     auch.     die     (;

  ehäusebeanspruchungeu    durch den     innern     Dampfdruck trotz erhöhter Temperatur leicht  zu bewältigen sind. Sehr     wesentlich.    ist bei  den     hoben    Temperaturen auch der Rückgewinn       aus    der Verlustwärme     (Reheat    facto.), so dass       liei    dein vielstufigen     Hochüberhitzungsteil     selbst bei geringen     Einzelwirkungsgraden    der  Räder ein hoher Gesamtwirkungsgrad     erreicht     wird.  



  Gegenstand vorliegender Erfindung ist  nun eine Turbine für sehr hohe Überhitzung  (t     ---        350      C), deren den hochüberhitzten  Dampf (t über 300   C) verarbeitender Teil  nur Räder von kleiner     Umfangsgeschwindig-          keit        (ic    unter 160     m/sek.)    besitzt.  



  Beispielsweise würden bei einer prakti  schen Ausführung die den Lochüberhitzten  Dampf verarbeitenden Räder möglichst zu  bemessen, dass bei günstigsten Radverhält  nissen     (ic/c)    die     Radumfangsgesehwindigkeit       der Scheibenfestigkeit angepasst ist unter     Be-          riieksichtigung    der durch das     ausgenützte          Wärmegefälle    verringerten Dampftemperatur  und der zur Zeit vorhandenen Materialien,  mit dem Endziel, in den Stufen, in denen  Dampf von etwa über 300   C zur Umsetzung  gelangt, Umfangsgeschwindigkeiten der be  treffenden Räder unter 160     ni,.'sek.    zu er  halten.  



  Diejenigen Räder, die den auf normale  Dampftemperatur entspannten Dampf (unter  250   C) verarbeiten, erhalten zweckmässig die  bisher üblichen Umfangsgeschwindigkeiten.  



  Der erste Teil bildet somit eine Vorstufe  mit kleinen Rädern für die hohen Dampf  temperaturen (über 300   C) und der zweite  Teil eine Nachstufe, die eigentliche Haupt  turbine, in normaler     Ausführung.     



  Die Vorstufe kann als selbständige Tur  bine mit eigenem     Abdampfstutzen    ausgebildet  sein, einen eigenen Generator antreiben, oder       mittelst    eines Getriebes mit der Hauptturbine  gekuppelt sein, oder sie ist, auf gleicher Welle  sitzend, der Hauptturbine vorgeschaltet.

Claims

PATENTANSPRUCH: Danrptturbine für sehr hohe Überhitzungen (über 350 C), dadurch gekennzeichnet, dass der 'feil der Turbine, der hochüberhitzten Dampf verarbeitet (t über 300 ), nur Räder von kleiner Umfangsgeschwindigkeit (it unter 160 in/sek.) besitzt. <B>UNTERANSPRÜCHE:</B> 1. Dampfturbine nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Umfangs geschwindigkeit der den hochüberhitzten Dampf verarbeitenden Räder nach der Fe stigkeit des Scheibenmaterials, die dieses bei der durch das ausgenützte Wärme gefälle gegebenen Temperatur aufweist, bestimmt ist. 2.

Dampfturbine nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorstufe mit den kleinen Rädern von der Nachstufe getrennt und als selb ständige Turbine rnit eigenem Abdampf stutzen und CYerier-ator ausgebildet ist. 3. Dampfturbine nach Patentanspruch und Unteranspruch 1. dadurch gekennzeichnet, dass die Vorstufe mit den kleinen Rädern als selbständige Turbine mit eigenem Ab dampfstutzen ausgebildet und mit der Nach stufe durch ein Getriebe gekuppelt ist. 4. Dampfturbine nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorstufe mit den kleinen Rädern auf der gleichen Welle mit der Nachstufe montiert ist.