GuD-Kraftwerk ' 500 MW auf einer Welle' (AG TURBO II). Teilprojekt 4.2.6 B: Abstroemung aus der letzten Turbinenstufe durch den Diffusor in den Kondensator Schlussbericht und Erfolgskontrollbericht

Abstract

For the protection of resources and for the reduction of the environmental impacts it is necessary to further develop the transformation technologies of the fossil fuels still available on a long-term basis and above all to increase the efficiencies. With condensing turbines there is a still unused potential particularly in advancements of the overall system last stage/diffuser/exhaust hood. - This overall system was investigated in the entire so far only in few places. Therefore, a goal of this project was to develop a secured numerical tool for the optimum design of the area from last stage to condenser entrance in cooperation of experimental investigations (subproject A) as well as advancement and application of numerical tools (subproject B). - The experimental investigations served to supply boundary conditions for the design tool as well as to its validation and verification. Therefore, an existing diffuser test stand was rigged and the initial state of the flow was measured. With comprehensive parameter variations the dependence of the losses of the affecting variables were then examined. In each case several measurement planes as well as stationary pressure measurements at the casing were to be made. Global flow visualizations supplemented the aero-/thermodynamical measurements. - The results of the experimental investigations point out clearly the dependence of the flow and, on the other hand in addition, for the diffuser pressure recovery on the varied parameters. At first, all data found entrance as boundary conditions into the computational fluid dynamics code used by the industrial partner. Moreover, they served for its validation. Good agreements were determined, so that an outstanding basis for the configuration of a design tool was given, which detects the interaction of the outflow of the low-pressure steam turbine with the exhaust hood. In a data base the outflow characteristics of the output stages were collected. - Thus, the important area last stage/diffuser/exhaust hood can be computed at comparatively small cost. This is crucial on the one hand for the daily use of the design tool, on the other hand in addition, for the design of the exhaust hood of new installations. (orig.)Zur Schonung der Ressourcen und zur Minderung der Umweltbelastungen ist es notwendig, die Umwandlungstechnologien der langfristig noch verfuegbaren fossilen Brennstoffe weiter zu entwickeln und vor allem die Wirkungsgrade zu steigern. Bei Kondensationsdampfturbinen liegt hierfuer ein weitgehend noch ungenutztes Potential vor allem in Weiterentwicklungen des Gesamtsystems Endstufe/Diffusor/Abdampfgehaeuse. - Dieses Gesamtsystem wurde bislang nur an wenigen Stellen im gesamten erforscht. Ziel dieses Vorhabens war es deswegen, im Zusammenwirken von experimentellen Untersuchungen (Teilprojekt A) sowie der Weiterentwicklung und Anwendung numerischer Tools (Teilprojekt B) ein belastbares numerisches Designsystem zur optimalen Auslegung des Bereiches Endstufe bis Kondensatoreintritt zu entwickeln. - Die experimentellen Untersuchungen dienten der Bereitstellung von Randbedingungen fuer das Designsystem sowie zu dessen Validierung und Verifizierung. Dazu wurde ein vorhandener Diffusorversuchsstand zunaechst modell- und messtechnisch aufgeruestet und der Ausgangszustand stroemungstechnisch vermessen. Anhand von umfangreichen Parametervariationen wurden dann die Abhaengigkeiten der Verluste von den beeinflussenden Groessen untersucht. Hierzu waren jeweils umfassende Stroemungsfeldmessungen in mehreren Ebenen sowie stationaere Gehaeusedruckmessungen vorzunehmen. Globale Stroemungsvisualisierungen ergaenzten die aero-/thermodynamischen Messungen. - Die Ergebnisse der experimentellen Untersuchungen zeigen deutlich die Abhaengigkeit der Durchstroemung und damit des Diffusordruckrueckgewinns von den variierten Parametern auf. Alle Daten fanden zunaechst Eingang als Randbedingungen in das numerische Stroemungsberechnungsprogramm des Industriepartners. Des Weiteren dienten sie zu dessen Validierung. Es wurden gute Uebereinstimmungen festgestellt, so dass eine hervorragende Basis fuer den Aufbau eines Designsystems vorhanden war, welches die Interaktion der Abstroemung der Niederdruck-Dampfturbine mit dem Abdampfbereich erfasst. In einer Datenbank wurden die Abstroemcharakteristiken der Endstufen zusammen gefasst. - Damit kann der wichtige Bereich Endstufe/Diffusor/Abdampfgehaeuse mit vergleichsweise geringem Aufwand berechnet werden. Dies ist zum einen entscheidend fuer den Einsatz des Rechenverfahrens im industriellen Tagesgeschaeft, zum anderen aber auch fuer die Auslegung des Abdampfbereiches von Neuanlagen. (orig.)SIGLEAvailable from TIB Hannover: F04B261 / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekBundesministerium fuer Bildung und Forschung (BMBF), Bonn (Germany)DEGerman