[ МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МЭИ»
«Утверждаю»
Заведующий кафедрой ПГТ
_ В.Г. Грибин
ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ
ДЛЯ ПОСТУПАЮЩИХ В МАГИСТРАТУРУ
Направление подготовки:13.04.03 Энергетическое машиностроение Магистерская программа:
Газотурбинные паротурбинные установки и двигатели Москва, 2014 год Содержание теоретических разделов 1. Общая характеристика и назначение энергетических установок и энергетических машин.
Энергетические установки и их типы. Преимущества и недостатки, применение в энергетике, транспорте и промышленности. Сравнение показателей экономичности.
2. Газотурбинные установки Цикл простой ГТУ и ее основные характеристики. Расчет характеристик обратимого цикла. Оптимальная степень сжатия. Влияние отношения температур. Определение удельной теплоемкости, энтальпии воздуха и продуктов сгорания при различных значениях температур.
Расчет характеристик действительного цикла. Расчет характеристик ГТУ. Расчет тепловой схемы ГТУ. Влияние параметров на характеристики ГТУ: значений КПД компрессора и турбины, гидравлического сопротивления, утечек и механического КПД. Оценка потерь от охлаждения.
Особенности конструкции газовой турбины с охлаждением деталей проточной части. Применение парового охлаждения лопаток и камеры сгорания ГТУ. ГТУ с регенерацией. Схемы ГТУ с промежуточным охлаждением компрессора и подводом тепла в газовой турбине. Выбор тепловой схемы и параметров газотурбинной установки. Особенности конструкции ГТУ различных фирм 3. Паротурбинные установки.
3.1 Типы паротурбинных установок, состав оборудования, применение в энергетике, транспорте и промышленности.
Понятие о паросиловой, паропроизводящей и паротурбинной установках. Коэффициенты полезного действия турбины, паросиловой установки и электростанции. Назначение, принцип действия и показатели экономичности ПТУ. Конструкция паровой турбины. Расчет характеристик цикла ПТУ. Влияние параметров цикла на характеристики ПТУ. ПТУ с регенерацией. Применение регенеративного подогрева для повышения экономичности ПТУ. Расчет элементов тепловой схемы с подогревателями различного типа. Промежуточный перегрев пара. Выбор параметров промежуточного перегрева. Расчет характеристик паротурбинной установки с промежуточным перегревом пара. Паротурбинные установки с несколькими промежуточными пароперегревателями. Комбинированная выработка тепловой и электрической энергии. Расчет показателей экономичности ПТУ с теплофикационными отборами.
Выбор начальных и конечных параметров пара при проектировании. Выбор тепловой схемы и параметров паротурбинной установки. 1.
3.2. Преобразование энергии в турбинной ступени. Определение размеров турбинных ступеней. Внутренний относительный КПД Ступени турбомашин, их типы, характеристики. Абсолютное и относительное движение, треугольники скоростей, изменение параметров, решетки профилей. Приложение уравнений МЖГ к турбомашинам. Тепловой процесс в ступени паровой турбины: Изображение в hs-диаграмме, степень реактивности. Активные и реактивные ступени. Расчет треугольников скоростей. Относительный лопаточный КПД. Баланс потерь. Условия достижения максимального КПД ступени. Влияние параметров пара на теплоперепад ступени. Ступени скорости: принцип действия, схема ступени, процесс в hs-диаграмме. Парциальный подвод пара. Оптимальная степень парциальности. Уравнение радиального равновесия. Распределение параметров по радиусу, законы закрутки. Дополнительные потери в ступени турбомашины: потери на трение диска, потери от утечек и влажности. Снижение потерь от влажности, особенности ступеней турбин АЭС. Определение размеров ступени турбомашины.
Относительный внутренний КПД.
3.3. Многоступенчатые паровые турбины. Расчет проточной части многоступенчатых турбин.
Многоступенчатые турбомашины. Преимущества и недостатки многоступенчатых турбин. Коэффициент возврата тепла. КПД ступени и многоступенчатой паровой турбины. Процесс в hs-диаграмме. расчет и оптимизация группы ступеней Предельная мощность однопоточной паровой турбины. Осевые усилия в многоступенчатых турбомашинах. Влияние параметров пара на конструкцию и экономичность ПТУ. Выбор основных элементов конструкций: частоты вращения числа валов и цилиндров; типа парораспределения и числа ступеней, числа цилиндров. Методика определения числа ступеней. Исходные данные для проектирования турбин различного назначения 3.4. Основы переменного режима работы Системы парораспределения паровых турбин: сопловое, дроссельное; обводное. Сравнение характеристик. Регулирующая ступень: особенности расчёта. Переменный режим работы ступени. Влияние параметров пара на расход через турбинную ступень.
3.5. Типовые конструкции элементов паровых турбин. Особенности конструкции паротурбинных установок различного назначения Уплотнения, патрубки, регулирующие клапаны; диафрагмы. Конструкции современных паровых турбин нового поколения различного назначения.
4. Комбинированные турбоустановки.
Выбор параметров ГТУ, ПТУ и КУ, работающих в составе комбинированной установки.
Типы парогазовых установок. ПГУ утилизационного типа. Тепловой расчет одноконтурной парогазовой установки. Тепловой расчет парогазовых установок с двухконтурным котломутилизатором. Выбор параметров рабочего тела. Бинарные ПГУ. Коэффициент бинарности. Теплофикационные парогазовые установки. Комбинированные установки с высоконапорным парогенератором. Комбинированные установки с вытеснением регенерации Парогазовые установки с впрыском воды в проточную часть.
Сравнительный анализ энергетических установок различного типа. Достигнутый уровень экономичности энергетических установок и перспективы их развития.
.
Содержание практических заданий 1. Конструкция энергетической паровой турбины.
2. Расчет элементов треугольников скоростей ступени турбины.
3. Определение характеристик ступени по треугольникам скоростей.
4. Расчет процесса в hs-диаграмме для ступени паровой турбины 5. Определение КПД и степени реактивности ступеней турбомашин по треугольникам скоростей 6. Расчет дополнительных потерь в ступени турбомашин.
7. Методика теплового расчета ступени, выбор параметров для проектирования.
8. Расчёт двухвенечной ступени скорости 9. Расчет числа ступеней многоступенчатой паровой турбины 10. Предельная мощность однопоточной турбины 11. Переменный режим работы ступени 12. Конструкции паровых турбин. Система опирания статора турбины К-300-240 на фундамент. Организация тепловых расширений турбины К-300-240.
13. Конструкция роторов высокого, среднего и низкого давления турбины ККонструкция опорных подшипников паровых турбин.
14. Применение программ расчета для проектирования паровых турбин.
С образцами контрольных заданий можно ознакомиться на кафедре ПГТ имени А.В.Щегляева НИУ «МЭИ»
1. А.Г. Костюк, В.В. Фролов, А.Е. Булкин, А.Д. Трухний паровые и газовые турбины для электростанций, Москва, Издательский дом МЭИ, 2008 г., 556с.
2. А.В.Щегляев. Паровые турбины. Теория теплового процесса и конструкции турбин: Учеб. для вузов: В 2 кн. - 6-е изд., М.: Энергоатомиздат, 1993. – 384с. и 3. Паровые и газовые турбины. Сборник задач/Б.М. Трояновский, Г.С. Самойлович, В.В. Нитусов, А.И. Занин. М.: Энергоатомиздат, 1987.
4. А.Д.Трухний, Б.В. Ломакин Теплофикационные паровые турбины и турбоустановки М. Издательство МЭИ, 2002г., 540с.
1. Александров А.А., Григорьев Б.А. Очков В.Ф Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара. М: Изд-во МЭИ, 1999.
2. Трухний А.Д., Романюк А.А. Расчет тепловых схем утилизационных парогазовых установок. М.: Изд-во МЭИ, 2006 г. 39 с.
3. Б.М. Трояновский, Г.А. Филиппов, А.Е. Булкин Паровые и газовые турбины атомных электростанций, Москва, Энергоатомиздат, 1985, 253с.
4. К.В. Холщевников, О.Н. Емин, В.Т. Митрохин. Теория и расчет авиационных лопаточных машин. 2-е изд. перераб. и доп. М.:Машиностроение,1986. 432с.
5. Трухний А.Д., Крупенников Б.Н., Петрунин С.В. Атлас конструкций деталей турбин. М.: Изд-во МЭИ, 1999. - 148 с., ил.
6. Грибин В.Г., Дмитриев С.С., и др. Учебное пособие Изд-во МЭИ, 2008г.
а) программное обеспечение кафедры ПГТ для тестирования;
б) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы: Thermoflow -программа для расчета тепловых схем энергетических установок; www.power-m.ru; www.utz.ru;
www.turboatom.com.ua.
Программу составили:
Заведующий кафедрой паровых и газовых турбин имени А.В.Щегляева Руководитель магистерской программы
«