Przepływy w dużych turbinach parowych w stanach ustalonych uważa się za adiabatyczne. Zagadnienia sprzężonej wymiany ciepła pojawiają się np. w trakcie rozruchu turbiny od stanu zimnego i jej wygrzewania do osiągnięcia stanu ustalonego. Przy uruchomieniu turbiny ze stanu zimnego następuje wzrost temperatury elementów metalowych o kilkaset stopni. Towarzyszy temu rozszerzanie cieplne metalu. Obserwuje się przesunięcia i deformacje cieplne elementów metalowych oraz wzrost naprężeń w metalu. Zjawiska te zachodzą w innym tempie dla elementów kadłubów i dla wirnika. Inne wydłużenia elementów wirnika i kadłubów prowadzą do redukcji luzów technologicznych i zwiększają ryzyko zatarcia elementów turbiny. Częste zmiany obciążenia i duże prędkości nagrzewania elementów metalowych prowadzą do szybkiego zmęczenia cieplnego i pękania materiału. Deformacje cieplne mogą prowadzić do trwałych odkształceń elementów turbiny.

Nagrzewanie przestrzeni międzykadłubowych odbywa się zgodnie ze specjalnie opracowanym scenariuszem. W pierwszych fazach nagrzewania, wymiana ciepła zachodzi z udziałem kondensacji pary wodnej na elementach metalowych, dopóki temperatura metalu nie przekroczy temperatury nasycenia pary. Odwodnienia turbiny pozostają otwarte do czasu, kiedy na wylocie pojawia się tylko para przegrzana. W dalszych fazach nagrzewania, ścianki kadłubów przejmują ciepło bezpośrednio od pary przegrzanej. W chwili obecnej metody obliczeniowe CFD i CSM pozwalają na weryfikację i opracowywanie scenariuszy nagrzewania kadłubów, jeśli czynnikiem grzewczym jest para przegrzana. Nie jest możliwe modelowanie sprzężonej wymiany ciepła w przypadku przepływu z kondensacją. Stosuje się wówczas metody oszacowania strumienia ciepła wynikające z korelacji eksperymentalnych.

Turbina przemysłowa o mocy 30 MW

Temperatura w płynie, metalu i izolacji po 115 min nagrzewania [K] (program Fluent)

Wydłużenia wału i korpusów turbiny w czasie rozruchu