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In diesem Thema
    Bauteil 6: Dampfturbine / Allgemeine Expansionsturbine
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    Bauteil 6: Dampfturbine / Allgemeine Expansionsturbine


    Vorgaben

    Leitungsanschlüsse

    1

    Dampf-Eintritt

    2

    Damp-Austritt

    3

    Anzapfung 1                     

    4

    Anzapfung 2     Dampf /KEINE  

    5 (8)

    Welleneintritt     Welle/KEINE
    Wenn der Welleneintritt 5 aktiv ist, dann ist der
    Wellenaustritt 8 = "KEINE" zu setzen

    6

    Wellenaustritt     Welle /KEINE

    7

    Regeleingang für Wirkungsgrad (als H)

    Regeleingang /KEINE

    8

    Wellenaustritt     Welle /KEINE
    Wenn der Wellenaustritt 8 aktiv sein soll, dann ist der
    Wellenaustritt 5 = "KEINE" zu setzen

      

    Allgemeines       Wellenanschluss      Berechnung       Totaler vs statischer isentroper Wirkungsgrad       Vorgabewerte       Kennlinien       Bauteilphysik       Ergebnisse     Bauteilform       Beispiel

     

    Allgemeines

    Bauteil 6 dient zum Zweck der Umwandlung von thermischer bzw. potentieller Energie eines Prozessstroms in mechanische Energie auf einer Welle.  Er kann auf Wasser (nicht komprimierbare Strömung, hydraulische Turbine), oder auf Dampf bzw. jedes andere Fluid des Typs Gas, Rauchgas, Universalfluid oder Zweiphasenfluid flüssig/gasförmig angewendet werden (komprimierbare Strömung, Turbomaschine).  Als solches ist er die vielseitigste Komponente in EBSILON um die Energieumwandlung durch die Expansion eines Prozessstroms zu modellieren.

    Bauteil 6 stellt eine einzelne Expansionsstufe, eine Stufengruppe oder eine kompletten Abschnitt der modellierten Maschine dar.  Eine Entnahme oder Zuführung im Laufe des Expansionsprozesses muss durch die Verwendung mehrerer aneinander gereihter Bauteile 6 modelliert werden.  Zuführungen müssen durch Mischer in die Verbindungsleitung zwischen zwei benachbarten Bauteilen 6 abgebildet werden.  Entnahmen können durch die Anschlüsse 3 oder/und 4 modelliert werden, die hinzugefügt wurden, um die Notwendigkeit der Verwendung zusätzlicher Verzweigungen zu reduzieren.

    Wellenanschluss

    Bisher war der zweite Wellenanschluss bei Bauteil 6 (Dampfturbine) ein Welleneingang. Dadurch war es bei Bauteil 6 möglich, mehrere Turbinenscheiben hintereinander zu schalten, so dass sich die Wellenleistung addierten.

    Der umgekehrte Fall Leistungsaufteilung bei Bauteil 6 konnte grafisch bisher nicht dargestellt werden. Allerdings gab es zur Berechnung einen Schalter FQ (Leistungsfluss), mit der die Berechnung umgestellt werden konnte, allerdings mit der Unschönheit, dass die grafische Darstellung dann nicht zur Berechnung passte.

    Es wurde jetzt für dieses Bauteile die Möglichkeit geschaffen, den umgekehrten Leistungsfluss auch grafisch abzubilden. Hierfür wurde ein zusätzlicher Wellenanschluss implementiert:

    Um eine entsprechende Darstellung zu ermöglichen, wurde der bisher vorhandene Anschluss ausblendbar gemacht und der neue Anschluss wurde an derselben Stelle positioniert. Üblicherweise wird man ja entweder den Eingang oder den Ausgang benutzen und sollte dann den nicht genutzten Anschluss ausblenden. Prinzipiell ermöglicht die Software aber auch die gleichzeitige Nutzung beider Anschlüsse.

    Wie beim bisherigen zweiten Wellenanschluss muss auch auf dem neuem Anschluss die Leistung vorgegeben werden. Die Turbine kann nur die Leistung am Haupt-Wellenausgang berechnen.

    Durch den neuen Anschluss ist der Schalter FQ überflüssig geworden. Aus Kompatibilitätsgründen ist er allerdings weiterhin verfügbar, wurde aber als „veraltet“ gekennzeichnet.

    Außerdem wird gegebenenfalls eine Kommentarmeldung ausgegeben, der auf die Möglichkeit zur Nutzung des neuen Anschlusses hinweist. Für den neuen Wellenanschluss bewirkt der Schalter ebenfalls eine Umkehr der Berechnungsrichtung.

    Beim Bauteil 6 (auch beim Bauteil 23, 58) wurde ein neuer Ergebniswert QSHAFT implementiert, der die im Bauteil erzeugte Wellenleistung ausgibt, unabhängig davon, auf welche Anschlüsse sie sich verteilt oder welche Wellenleistung noch hinzukommt.

    Berechnung

    Die Berechnungen der Dampfturbine haben zwei Ziele:

     

    Durchfluss Charakteristik

    Die Durchflusscharakteristik (Eintrittsdruck als Funktion des Massenstroms) wird mit Hilfe des Kegelgesetzes von Stodola bestimmt.  

    und dem Durchflusskoeffizienten, der folgendermaßen definiert ist   

     

    und in allen Betriebszuständen konstant ist. 

    In dieser Gleichung bezeichnen m1 den Eintrittsmassenstrom, p1 den Eintrittsdruck und v1 das spezifische Volumen am Eintritt.

    Im Auslegungsmodus wird der Durchflusskoeffizient unter Verwendung der Benutzervorgaben (bzw. Bilanzergebnisse)  für Massenstrom, Druck und spezifischem Volumen.  Der Benutzer kann zwischen zwei Methoden zur Vorgabe des Eintrittsdrucks auswählen:

    Der Austrittsdruck P2 wird immer durch externe Komponenten vorgegeben.  Eine solche externe Komponente kann z.B. die nachfolgende Expansionsstufe sein, ein nachgeschalteter Kondensator oder direkte Vorgaben mittels  Bauteil 33 oder 46.

     

    P1-Berechnung in Teillast

    In Teillast berechnet Bauteil 6 den Eintrittsdruck P1 als Funktion des Massenstroms, Austrittsdrucks und dessen spezifischen Volumens aus dem Stodola-Gesetz:

    Siehe dazu und auch zur Formulierung des Stodola-Gesetzes : Turbinen - Teillast Berechnung - Stodola

    Im Kapitel "Teillast Berechnung der Dampfturbine" bezeichnen M1N, P1N, P2N und V1N die Nominalwerte im Auslegungsfall bzw. M1, P1, P2 und V1 die entsprechenden Größen unter den augenblicklichen Bedingungen.   Wie im Auslegungsfall ist auch hier der Austrittsdruck P2 immer durch externe Komponenten bestimmt.

      

    Leistungsberechnung

    Bauteil 6 verwendet die Methode des isentropen Wirkungsgrads, um die Enthalpiedifferenz zufolge der Expansion zu berechnen.

     

    Abbildung 1: Enthalpie-Entropie (H-S) Diagramm einer einzelnen Expansionsstufe.

    Die mechanische Leistung der Welle wird dabei folgendermaßen bestimmt:

    Mit Verwendung des isentropen Wirkungsgrads ergibt sich folgende Gleichung:

    wobei m1 den Eintrittsmassenstrom, h1 und h2 die spez. Enthalpie am Ein- bzw. Austritt und ηis den isentropen Wirkungsgrad bezeichnen und die mechanischen Verluste über QlossM absolut bzw. über  ηmech relativ definiert werden.  Im Auslegungsfall gibt der Benutzer entweder die Austrittsenthalpie außerhalb von Bauteil 6 mittels den Bauteilen 33 oder 46 vor, oder er setzt den isentropen Wirkungsgrad im Parameter ETAIN.  Im Teillastmodus wird der isentrope Wirkungsgrad relativ zum Nominalwert mit Hilfe von Korrekturkurven (Kennlinien) bestimmt, die die Veränderung des Wirkungsgrads mit dem Verhältnis der Massenströme, dem Verhältnis der Volumenströme oder dem Druckverhältnis der Expansion - jeweils relative zum Nominalwert - in Verbindung setzen.

    Identifikationsmodi

    Bisher konnten Identifikationsmodi bei der Dampfturbine durch einen negativen Wert des Schalters für den Kennlinientyp (FCHR) aktiviert werden. Dies ist allerdings nicht nur schwer für den Anwender zu finden, sondern hat auch den Nachteil, dass bei der Ermittlung des Ergebniswertes ETACL nicht bekannt ist, welcher Kennlinientyp verwendet werden sollte. Bisher wurde aus historischen Gründen ETACL zum Kennlinientyp FCHR=0 (massenstromabhängige Kennlinie) berechnet.

    Analog zu anderen Bauteilen auch für die Dampfturbine ein Schalter FIDENT eingeführt.

    Dieser hat die Einstellungen


    Damit sich das Verhalten vorhandener Schaltungen nicht ändert, können die Identifikationsmodi auch weiterhin durch negative FCHR-Einstellungen aktiviert werden.
    In diesem Fall wird die FIDENT-Einstellung ignoriert. Darauf wird in einem Kommentar hingewiesen.

    Bei Verwendung von FIDENT wird für die Berechnung von ETACL nun der in FCHR eingestellte Kennlinientyp verwendet.

    Berechnung des Massenstroms aus der Leistung

    Es ist möglich, zu einer von außen gegebenen Wellenleistung, den dazu benötigten Dampfmassenstrom zu berechnen. Dadurch ist die Modellierung einer Speisewasserpumpe mit Antriebsturbine direkt möglich. Ein Regler musste dazu verwendet werden, um die Antriebsleistung der Pumpe mit der Turbinenleistung in Einklang zu bringen.

    Dieser Berechnungsmodus wird aktiviert, in dem der neuen Schalter FSPECQ auf 1 gestellt wird. Er kann allerdings nur für eine einzelne Turbinenscheibe verwendet werden. Wenn mehrere Turbinen und Anzapfungen vorhanden sind, ist ein Regler zur Einstellung einer gewünschten Leistung zu verwenden.

    Totaler Isentroper Wirkungsgrad versus Statischer Isentroper Wirkungsgrad

    Es ist wichtig anzumerken, dass in EBSILON Stoffwerteaufrufe ohne Bezug auf die Geschwindigkeit des jeweiligen Prozesstroms durchgeführt werden, folglich sind alle Zustandsgrößen basierend auf Totalenthalpie (oder auch Stagnationsenthalpie genannt) zu verstehen. Die dem zu Grunde liegende Konvention ist, dass EBSILON auf Basis von Totalenthalpien arbeitet.

    Die Energiebilanz einer Turbomaschine kann nur auf Basis von Totalenthalpien exakt und physikalisch korrekt geschlossen werden, es sei denn, die Strömungsgeschwindigkeiten und Verwirbelungsverluste am Ein- und Austritt sind bekannt.  Die Totalenthalpie und die statische Enthalpie eines Stromes hängen folgendermaßen zusammen:

    Abbildung 2 zeigt die entsprechende Expansionslinie im H-S-Diagramm, wobei die statischen und totalen Eigenschaften exakt mittels der jeweiligen kinetischen Energie korreliert werden.

    Abbildung 2: Totale und statische Zustände im H-S-Diagramm für Bauteil 6.

    Isentrope Wirkungsgrade müssen konsistent ermittelt werden, entweder auf Basis statischer oder totaler Zustände.

    Anwendung auf Anlagenmesswerte

    In Anwendungen von EBSILON zur Gütegradanalyse, wo die Berechnungen mit Messwerten der Anlage verglichen werden, ist es wichtig zu erkennen, dass Messwerte für Druck und Temperatur in den seltensten Fällen in Form von totalen Werten zur Verfügung stehen sondern üblicherweise als statische Messwerte für Druck und Temperatur.  Um es genau zu sagen, diese statischen Messungen müssten mit Hilfe des obigen Zusammenhangs in die entsprechenden (totalen) Stagnationsgrößen umgewandelt werden.  Abbildung 3 zeigt eine Energiebilanz, in der auf den Strömen auch die totalen (Stagnations-) Prozessgrößen angezeigt werden.

     

    Abbildung 3: Energiebilanz um Bauteil 6 unter Verwendung der exakten Definition von statischen und totalen Zustandsgrößen.

    Die Information über die Strömungsgeschwindigkeiten am Messpunkt sind aber wie gesagt selten verfügbar.  Für die praktische Anwendung  werden daher diese statischen Zustandsgrößen direkt benutzt, um die entsprechenden Enthalpiewerte als Vorgabe in EBSILON zu definieren.  Abbildung 4 zeigt dieselbe Energiebilanz, die statische Eingabewerte anstatt totaler Zustandsgrößen für die Ströme rund um Bauteil 6 verwendet.

     

    Abbildung 4: Energiebilanz rund um Bauteil 6 unter Verwendung statischer Zustandsgrößen.

    Für die typische Anwendung, in der EBSILON eher zur Bewertung von Stufengruppen bzw. Sektionen als zur Überwachung einzelner Stufenwirkungsgrade herangezogen wird, sind die Auswirkungen der Verwendung statischer Zustandsgrößen sehr gering, insbesondere in Relation zum Absolutwert.   Typische Auslegungsregeln für Strömungsgeschwindigkeiten in Dampfleitungen und Dampfturbineneinlauf- bzw. Auslaufgehäusen sehen Geschwindigkeiten im Bereich 50 bis 70 m/s vor.  Dies gilt sowohl für den Eintritts- wie für den Austrittsbereich, da die Austrittsflansche deutlich größer als jene am Eintritt gebaut werden.

    Auf den Zahlenwert der Gütegradanalyse hat die Wahl der Basis für die Zustandsgrößen - ob statisch oder total - numerisch nur minimale Auswirkungen.  Die Unsicherheit in den Messwerten für Druck und Temperatur ist zumeist deutlich größer als diese Ungenauigkeit.  Abbildung 5 zeigt die Expansionslinien für das gezeigte Beispiel im H-S-Diagramm im Zusammenhang mit den tatsächlichen Proportionen, einmal auf Basis statischer Zustandsgrößen und einmal mit totalen Zustandsgrößen ermittelt.  Diese Abbildung zeigt deutlich, dass die Größenordnung dieser Effekte vernachlässigbar klein ist.

     

    Abbildung 5: H-S-Diagramm mit Expansionslinien auf Basis statischer und totaler Zustandsgrößen in realistischen Proportionen.

    Der Enthalpieabfall in diesem Beispiel beträgt im Fall der Verwendung statischer Zustandsgrößen 350.442 kJ/kg,, während er bei Verwendung totaler Zustandsgrößen  350.135 kJ/kg betragen würde, was einer Differenz von weniger als einem Zehntelprozent entspricht.

    Totaler isentroper Wirkungsgrad in Bauteil 6

    Nichtsdestotrotz bietet EBSILON dem Anwender die Option, den Effekt der kinetischen Energie mit der Spezifikation FSPEC als 'Spezialmodus mit Verwendung von totalem isentropen Wirkungsgrad und CKIN1 und CKIN2' (FSPEC = 1) zu berücksichtigen.  Abbildung 6 zeigt das Ergebnis der Energiebilanz um Bauteil 6 unter Verwendung dieser Methode.

     

    Abbildung 6: Energiebilanz um Bauteil 6 unter Verwendung statischer Zustandsgrößen und FSPEC = 1.

    Besondere Sorgfalt muss angewendet werden, wenn Bauteil 6 zur Modellierung der letzten Turbinensektion vor einem Kondensator verwendet werden soll.  In diesem Fall liegen die Dampfgeschwindigkeiten beim Austritt aus der Expansionsstufe in Bereich von 100 bis 260 m/s, und in Teillast in Sonderfällen sogar bei Schallgeschwindigkeit, die für Dampf ca. 410 m/s beträgt, mit entsprechender kinetischer Energie im Bereich von 5 bis 80 kJ/kg.  In einem solchen Fall kann der kinematische Anteil der Enthalpie nicht mehr vernachlässigt werden, insbesondere, da diese Energie von der Turbine nicht zurückgewonnen werden kann.  Sie muss deshalb als Austrittsverlust angesehen werden, der über den Kondensator an die Umgebung dissipiert werden muss.

    Wenn ausreichende Information aus Messwerten zur Verfügung stünden, könnte ein Benutzer das Reverse-Engineering einer spezifischen Expansionsturbine ins Auge fassen.  In diesem Fall wird die Verwendung des Bauteils 122 für die Modellierung des Kondensationsteils empfohlen.  Bauteil 122 verwendet industrieübliche Methoden um die Expansionswirkungsgrade korrekt für die Expansion ins Nassgebiet zu korrigieren und Austritts- und Ventilationsverluste zu berücksichtigen.  Zudem würde Bauteil 122 auch die Expansion in der letzten Stufe bei der Mach-Zahl gleich 1 begrenzen, was auch in der Realität ein physikalisches Limit für die Expansion in der letzten Stufe der Dampfturbine darstellt.

     

    Polytroper Wirkungsgrad

    Mit dem Schalter FETA kann zwischen isentropem (ETAIN) und polytropem (ETAPN) Wirkungsgrad umgeschaltet werden. Als Ergebniswert werden beide (ETAI und ETAP) ausgerechnet.

    Die Umschaltung auf externen Vorgabe des Wirkungsgrades auf dem Logikanschluss 7 mit dem Schalter FVALETAI war nur bei Verwendung des isentropen Wirkungsgrades (FETA=0) möglich. Jetzt wird die externe Vorgabe auch auf den polytropen Wirkungsgrad (bei FETA=1) angewandt.

    Da die Berechnung des polytropen Wirkungsgrades ETAP sehr zeitaufwändig ist (in manchen Fällen mit komplexen Stoffdaten vervielfacht sich dadurch die Gesamtrechenzeit des Modells), wird der Ergebniswert ETAP nicht mehr automatisch bei jeder Simulation berechnet. Wie schon beim Verdichter (Bauteil 24), wurde jetzt auch bei Bauteil 6 ein Schalter FOUTETAP eingeführt, mit dem man einstellen kann, ob ETAP berechnet werden soll oder nicht.
     

    Logikeingang (Anschluss-Nr. 7) zur Steuerung von Komponenteneigenschaften

    (siehe dazu auch  Objekte bearbeiten  --> Anschlüsse) )

    Um Komponenteneigenschaften wie Wirkungsgrade oder Wärmeübergangskoeffizienten (Variationsgröße) von außen zugänglich zu machen (für Regelung oder Validierung), ist es möglich, den entsprechenden Wert als indizierten Messwert (Vorgabewert FIND) auf einer Hilfsleitung zu platzieren. Im Bauteil muss dann derselbe Index als Vorgabewert IPS eingetragen werden.

    Es besteht auch die Möglichkeit, diesen Wert auf einer Logikleitung zu platzieren, die direkt an das Bauteil angeschlossen ist (siehe dazu FVALETAI=2, Variationsgröße: ETAIN, Dimension: Enthalpie). Der Vorteil besteht darin, dass die Zuordnung grafisch sichtbar ist und dadurch Fehler (zum Beispiel beim Kopieren) vermieden werden.

    Die Aktivierung dieser Logikleitung kann auch vom Berechnungsmodus abhängig gemacht werden. Dadurch kann dieses Feature auch für Auslegungen verwendet, ohne dass ständig manuell umgeschaltet werden muss. Hierfür gibt es beim Schalter FVALETAI die Einstellungen

    Diese Option steht für die Bauteile 2, 6, 8, 13, 18, 19, 23, 24 und 94 zur Verfügung.

    Bei den Wärmetauschern sind diese Einstellmöglichkeiten unnötig, da die Nutzung der Logikleitung zur Vorgabe von KAN ohnehin nur in Offdesign-Rechnungen möglich ist. Im Design wird KAN ja von Ebsilon berechnet.

    Wenn der Anschluss 7 nicht zur Wirkungsgradvorgabe verwendet wird, aber vorhanden ist, wird dort der Wirkungsgrad als Enthalpie ausgegeben. Abhängig von FETA wird der isentrope Wirkungsgrad ETAIN oder der polytrope Wirkungsgrad ETAPN ausgegeben.

    Vorgabewerte

    FP1N

     Schalter für Art der Druckvorgabe

    Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional)

    Ausdruck

    =0: P1=P1NSET (berechnet aus Stodola-Gesetz)
    =1: P1-Vorgabe von außen

    P1NSET

    Eintrittsdruck (nominal)

    FIDENT

    Komponentenidentifikation
    Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional)
    Ausdruck

    =0: keine Identifikation
    =1: Identifikation des Wirkungsgrads durch Vorgabe der Leistung
    =2: Identifikation des Wirkungsgrads durch Vorgabe der Austrittsenthalpie H2

    FETA

    Art des Wirkungsgrades
    Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional)

    Ausdruck

    =0: Isentroper Wirkungsgrad
    =1: Polytroper Wirkungsgrad

    FVALETAI

    Validierung des isentropen Wirkungsgrades

    Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional)

    Ausdruck

    =0: ETAIN / ETAPN verwendet (ohne Validierung)
    =1: (veraltet) IPS (statt ETAIN / ETAPN) bezeichnete Pseudomessstelle verwendet (validierbar)

    =2: ETAIN / ETAPN durch Enthalpie auf Regeleingang 7 gegeben

    =4: Enthalpie auf Regeleingang 7 verwendet in Design, Vorgabewert ETAIN / ETAPN im Off-Design verwendet

    =5: Vorgabewert ETAIN /ETAPN verwendet in Design, Enthalpie auf Regeleingang 7 im Off-Design verwendet

    ETAIN

    Isentroper Wirkungsgrad (nominal)

    ETAPN

    Polytroper Wirkungsgrad (nominal)

    IPS

    Index für Pseudomessstelle

    ETAMN

    Mechanischer Wirkungsgrad (nominal)

    QLOSSM

    Mechanischer Verlust (konstanter Anteil), auf 5% beschränkt (Warnmeldung, wenn QLOSSM>5%: "QLOSSM auf 5% beschränkt")

    DH1LN

    Kinetische Energie am Eintritt (nominal)

    DH2LN

    Enthalpieverlust am Austritt (nominal)

    FQ

    Veraltet: Schalter für den Leistungsfluss am Punkt 5

    Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional)

    Ausdruck

    =0: Leistung addieren zur Leistung der Welle auf der Hochdruckseite
          Q6=DQ65+Q5
    =1: Leistung verteilen auf beide Wellen
          Q6=DQ65-Q5

    FSPECQ

    Schalter für Vorgabe von Leistung oder Massenstrom

    Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional)

    Ausdruck

    =0: Massenstrom von außen gegeben, Leistung berechnet
    =1: Leistung von außen gegeben, Massenstrom berechnet

    FSPEC

    Schalter für Typ der Wirkungsgradberechnung

    Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional)

    Ausdruck

    =0: Ebsilon Standard, (CKIN1 und CKIN2 wird nicht verwendet), (VM1N wird verwendet),
    =1: Spezialmodus mit Verwendung von totalem isentropen Wirkungsgrad (CKIN1 und CKIN2 verwendet)
    Weiterer Hinweis für FSPEC= 1 :VM1N wird ermittelt aus M1N und dem "nominalen totalen spezifischen Volumen" , das wiederum aus dem totalen Druck und der totalen Enthalpie berechnet wird.

    FCHR

    Schalter für Typ der Kennlinie

    Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional)

    Ausdruck

    =0: ETAI/ETAIN = f(M1/M1N)
    =1: ETAI/ETAIN = f((P1/P2)/(P1N/P2N))
    =2: ETA/ETAN = f (VM1/VM1N)
    = -1 : Veraltet: Leistungsvorgabe (Q6), Identifikationsmodus
    = -2 : Veraltet: Enthalpievorgabe (H2), Identifikationsmodus

    FMODE

    Schalter für Berechnungsmodus
    Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional)

    Ausdruck

    =0: GLOBAL
    =1: lokale Teillast
    = -1: lokale Auslegung

    FADAPT

    Schalter für Adaptionspolynom/Adaptionsfunktion

    Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional)

    Ausdruck

    =0:  nicht verwendet und nicht ausgewertet
    =1: Korrekturfaktor [ETAI = ETAIN * Kennlinienfaktor *Polynom]
    =2: Ersatz [ETAI = ETAIN * Polynom]
    =1000: nicht verwendet, aber ADAPT ausgewertet als RADAPT (Reduzierung der Rechenzeit)
    = -1: Korrekturfaktor [ETAI = ETAIN * Kennlinienfaktor *Funktion]
    = -2: Ersatz [ETAI = ETAIN * Funktion]
    = -1000: nicht verwendet, aber EADAPT ausgewertet als RADAPT (Reduzierung der Rechenzeit)

    EADAPT

    Anpassungsfunktion
    function evalexpr: REAL;
    begin
           evalexpr:= 1.0;
    end;

    A2

    Austrittsquerschnitt (wird nur zur Berechnung der Austrittsgeschwindigkeit verwendet, nicht für Austrittsverluste)

    FOUTETAP Ergebniswert ETAP nur dann berechnen, wenn dieser Wert 1 ist

    P2N                

    Austrittsdruck (nominal)

    H1N                

    Total Enthalpie am Eintritt (nominal)

    H2N               

    Total Enthalpie am Austritt (nominal)

    T1N                

    Eintrittstemperatur (nominal)

    M1N               

    Eintrittsmassenstrom (nominal)

    VM1N            

    Eintrittsvolumenstrom (nominal)

    VM2N            

    Austrittsvolumenstrom (nominal)

    Die blau markierten Identifikationswerte sind Referenzwerte für den Teillastmodus. Diese Werte werden in den jeweiligen Gleichungen als Ist-Teillastwerte verwendet. Handelt es sich bei diesen Identifikationswerten um Strömungsdaten, stammen diese Werte oft von angeschlossenen Leitungen oder berechneten Werten.

    Generell sind alle sichtbaren Eingaben erforderlich. Häufig werden jedoch Standardwerte zur Verfügung gestellt.

    Für weitere Informationen über die Farbe der Eingabefelder und ihre Beschreibungen siehe Komponenten bearbeiten\Vorgabewerte

    Für weitere Informationen über Auslegung vs. Teillast und Nominalwerte siehe Allgemeines\Nominalwerte übernehmen


    Kennlinien

    Kennlinie 1  Wirkungsgradkennlinie

     

    FCHR=0:       ETAI/ETAIN  =          f(M1/M1N)                       =f(Wert)

    FCHR=1:       ETAI/ETAIN  =          f((P1/P2)/(P1N/P2N))          =f(Wert)

    FCHR=2:       ETAI/ETAIN   =         f (VM1/VM1N)                   =f(Wert)

    Kennlinie 1:  Wirkungsgrad

     

        

     X-Achse          1          Wert                           1. Punkt
                            2          Wert                           2. Punkt
                            .
                            N         Wert                           letzter Punkt


     Y-Achse          1          ETAI/ETAIN               1. Punkt
                            2          ETAI/ETAIN               2. Punkt

                            .
                            N         ETAI/ETAIN               letzter Punkt
     


                     

    Kennlinie 2:  Kinetische Anteile am Eintritt (Kennlinie nur im Modus "totaler isentroper Wirkungsgrad" relevant) 

    Kennlinie 2:  kinetische Anteile am Eintritt

     

         

     X-Achse          1          VM1/VM1N               1. Punkt
                            2          VM1/VM1N               2. Punkt
                            .
                            N         VM1/VM1N               letzter Punkt


     Y-Achse          1          DH1L/DH1LN           1. Punkt
                            2          DH1L/DH1LN           2. Punkt

                            .
                            N         DH1L/DH1LN           letzter Punkt


                     

    Kennlinie 3:  Kinetische Anteile am Austritt (Kennlinie nur im Modus "totaler isentroper Wirkungsgrad" relevant) 

    Kennlinie 3:  kinetische Anteile am Austritt

     

         

     X-Achse          1          VM2/VM2N               1. Punkt
                            2          VM2/VM2N               2. Punkt
                            .
                            N         VM2/VM2N               letzter Punkt


     Y-Achse          1          DH2L/DH2LN           1. Punkt
                            2          DH2L/DH2LN           2. Punkt

                            .
                            N         DH2L/DH2LN           letzter Punkt
     

     Kennlinie 4:  Korrekturkennlinie für den Stodola-Druck

    Kennlinie 4:  Korrekturkennlinie für den Stodola-Druck

     

         

     X-Achse          1          M1/M1N                1. Punkt
                            2          M1/M1N                2. Punkt
                            .
                            N         M1/M1N               letzter Punkt


     Y-Achse          1        P1/P1_Stodola           1. Punkt
                            2         P1/P1_Stodola          2. Punkt

                            .
                            N         P1/P1_Stodola          letzter Punkt


                     

    Mit dieser Kennlinie wird ein Korrekturfaktor definiert, mit dem der nach dem Stodola'schen Dampfkegelgesetz ermittelte Druck multipliziert wird. Dies erleichtert eine Anpassung des Druckverlaufs an reale Anlagenzustände.


    Verwendete Physik

    Gleichungen

    Nennlastfall

    Simulationsschalter: GLOBAL = Nennlast und FMODE = GLOBAL

    wenn FP1N = "P1 von außen gegeben"

     

    P1 = P von außen (P Eintritt)                     (1)                 

     
     

     wenn FP1N = "P1N=P1NSET"

     

    P1 = P1NSET                                             (1) 

     
       

     

     

    Teillastfall

    Simulationsschalter: GLOBAL = Teillast oder FMODE = lokale Teillast

     wenn FP1N = "P1 von außen gegeben"

     

    P1 = P von außen (P Eintritt)                   (1)           

     
     

    wenn FP1N = "P1N=P1NSET"

     

    entsprechend Einstellung

    P1 Berechnung gemäß Einstellung Ideales Gas oder Reales Gas ( Modelleinstellungen --> Simulation - Berechnung )

    und entsprechend Gleichung nach Stodola Siehe dazu :  Teillast Berechnung der Turbine

     

     
         

     

    Alle Betriebsfälle

     

    X1  = f (P1,H1)

    S1  = f (P1,H1)

    V1  = f (P1,H1)

    VM1 = M1 * V1

    S2S = S1

    H2S = f (P2,S2S)

    DHS = H1 - H2S

    wenn GLOBAL= Nennlast und FMODE = GLOBAL, dann gilt

           ETAI = ETAIN

           sonst {

           wenn FCHR = 0

                    FAK = M1/M1N

                    ETAI = ETAIN * f (FAK)   

                    aus Kennlinie

           wenn FCHR = 1

                    FAK = (P1/P2)/(P1N/P2N)

                    ETAI = ETAIN * f (FAK)   

                    aus Kennlinie

           wenn FCHR = 2

                    FAK = VM1/VM1N

                    ETAI = ETAIN * f (FAK)   

                    aus Kennlinie

                     }

    Austrittsverluste

    wenn GLOBAL= Nennlast and FMODE = GLOBAL, dann

           DH2L = DH2LN

           sonst {

           FAK = VM2/VM2N

           DH2L = DH2LN*FAK*FAK

                    }

    DH  = DHS * ETAI

    H2  = H1 - DH + DH2L                             

    X2  = f (P2,H2)

    T2  = f (P2,H2)

    M1  = M2 + M3 + M4

    P3  = P2                                                       

    T3  = T2

    H3  = H2                                                     

    Q3  = M3 * H3

    P4  = P2                                                      

    T4  = T2

    H4  = H2                                                    

    Q4  = M4 * H4

    M2  = M1 - M3 - M4                                   

    Q2  = M2 * H2

    wenn FQ1 = 0,   FAKT =  1

    wenn FQ1 = 1,   FAKT = -1

    H6 = (M1*(H1-H2)*ETAM + M5*H5*FAKT)/M6   

     

    Totaler isentroper Wirkungsgrad

     
    Auslegung
    gegeben:      P1statisch,         H1total,              (c1N)2/2

                P2statisch,         ETAN,                   (c2N)2/2

    mit:

                            c1        =          Geschwindigkeit am Eintritt

                            c2        =          Geschwindigkeit am Austritt

                            (c1N)2/2           =          DH1LN

                            (c2N)2/2           =          DH2LN

    H1statisch =H1total - (c1N)2/2

    S1=f(P1statisch, H1statisch)

    P1total=f(H1total ,S1)

    H2isentropic_total=f(S1,P2total)    xxx)

              Totaler isentroper Wirkungsgrad :

               ETA =             H1total - H2total_____

                                H1total - H2isentrop_total

    ETAN gegeben im Auslegungsfall

    H2total = H1total - ETAN* (H1total-H2isentrop_total)

    S2=f(P2statisch, H2total -(c2N)2/2)

    P2total=f(H2total,S2) 

    Iteration: gehe zu xxx)

     
     
    Teillast

    gegeben:         H1total,  (c1N)2/2 - Kennlinie,  M1

                            P2static,  ht - Kennlinie,

                            (c2N)2/2 - Kennlinie

    P1total=f(Stodola-Gleichung)      xx)

    V1total=f(P1total,H1total)

    Iteration: gehe zu xx)

    S1=f(P1total,H1total)

    H2isentrop_total =f(S1,P2total)    xxx)

    ht aus Kennlinie

    H2total = H1total - ht* (H1total-H2isentrop_total)

    H2statisch =H2total -(c2N)2/2

    S2=f(P2static, H2static)

    P2total=f(H2total,S2) 

    Iteration: gehe zu xxx)

    H1statisch =H1total -(c1N)2/2

    P1statisch=f(S1, H1statisch)

     

    Identifikationsmodus: Für FCHR = -1 oder FCHR = -2 wird der Wirkungsgrad rückwärts berechnet. Wenn zum Beispiel die Leistung gegeben ist (Enthalpie), wird der ETAI berechnet. In diesem Fall werden ETAIN und die angegebenen Kennlinien ignoriert.

    Ergebnisse

     

     Isentroper Wirkungsgrad

    ETAI -
     Polytroper Wirkungsgrad ETAP -
     Mechanischer Wirkungsgrad (einschließlich QLOSSM) ETAM -
     Eintritts-Dampfgehalt X1 -
     Austritts -Dampfgehalt X2 -
     Kinetische Energie am Eintritt DH1L kJ/kg
     Austrittsverlust DH2L kJ/kg
     Totaler Druck am Eintritt P1T bar
     Totaler Druck am Austritt P2T bar
     Entropie am Eintritt S1 kJ/kgK
     Entropie am Austritt S2 kJ/kgK
     Eintritts-Volumenstrom VM1 m3/s
     Austritts-Volumenstrom VM2 m3/s
     Austrittsgeschwindigkeit WAX m/s
     Bezogener Massenstrom M1M1N -
     Bezogenes Druckverhältnis P1P2N -
     Bezogener Volumenstrom VM1VM1N -
     Verwendeter Wert für nominalen isentropen Wirkungsgrad ETAINR -
     Verwendeter Wert für nominalen polytropen Wirkungsgrad ETAPNR -
     Bezogener Wirkungsgrad ETAETAN -
     Wirkungsgrad gemäß Kennlinie ETACL -
     Ergebnis für ADAPT / EADAPT RADAPT -
     Für FSPEC=0; fiktives P1N für Anpassungsrechnung  P1NST bar
     Erzeugte Wellenleistung QSHAFT kW
     Veraltet: Erzeugte mechanische Leistung nur aus 5 und 6 DQ65 kW

      


     

    Bauteilform

    Form 1

    Form 2

    Form 3

    Form 4

    Beispiel

    Klicken Sie hier >> Bauteil 6 Demo << um ein Beispiel zu laden.

    Siehe auch