Сделай Сам Свою Работу на 5

Расчет регулирующей ступени

ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ

Тепловой расчет турбины выполняется в два этапа:

1-й этап — предварительный (ориентировочный) расчет;

2-й этап — подробный расчет.

Задачей ориентировочного расчета является определение числа ступеней, их диаметров и распределения тепловых перепадов по ступеням.

В подробном расчете рассчитываются треугольники скоростей, потери, КПД ступеней, размеры проточной части, выбираются профили облапачивания, рассчитываются мощность и КПД турбины в целом.

1. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЕТ

 

Определение номинальной мощности ЦВД

По известным Р0 =12,8 МПа и t0 = 550°С определяем i0=3473,46 кДж/кг и S0 =6,61802 кДж/кг*К.

По Pк=1,35 МПа и S0 =6,61802 кДж/кг*К → iкt=2850,9881 кДж/кг.

Тепловой перепад:

H0 = i0 - ikt = 3473,46 – 2850,9881 = 622,4719 кДж/кг.

Произведение КПД принимается

МВт

Расход пара:

 

Построение рабочего ориентировочного процесса в ЦВД

 

1.2.1 Определяем давление перед соплами первой ступени

Потери давления на впуске оцениваются в 3¸4%. Следовательно, давление перед соплами первой ступени:

МПа.

 

p’о=12,16 МПа и i0 = 3473,46 кДж/кг → S’о =6,6398 кДж/кг*К;

 

Так как тепловой перепад регулирующей ступени кДж/кг, то применяется одновенечная регулирующая ступень.

 

1.2.2 Оценка экономичности регулирующей ступени.

Внутренний относительный КПД для одновенечной регулирующей ступени:

,

u0=0,027348 м3/кг.

 

1.2.3 Построение ориентировочного процесса регулирующей ступени в h-s диаграмме

Внутренний тепловой перепад регулирующей ступени:

кДж/кг.

Энтальпия пара на выходе из регулирующей ступени

кДж/кг.

 

1.2.4 Оценка экономичности нерегулируемых ступеней ЦВД.

Располагаемый тепловой перепад, приходящийся на нерегулируемые ступени:

кДж/кг;

u1=0,0355 м3/кг; u2=0,166349 м3/кг;

м3/кг;

1.2.5 Определение состояния пара за ЦВД:

Использованный тепловой перепад всего ЦВД:

кДж/кг.

Внутренний относительный КПД ЦВД:

Уточняем расход пара:

 

Ориентировочный расчет регулирующей ступени

Для одновенечных ступеней задаемся:



· степенью реакции регулирующей ступени: r=0,12;

· углом направления потока пара соплами: a=12°;

· отношением скоросте: u/c0=0,4.

 

Условная теоретическая скорость по всему располагаемому тепловому перепаду:

м/с

 

Располагаемый тепловой перепад в соплах:

кДж/кг.

Теоретическая скорость истечения из сопл:

кДж/кг

Окружная скорость на среднем диаметре регулирующей ступени:

м/с.

Теоретическая скорость истечения из сопл

м/с

 

Средний диаметр ступени:

м.

Произведение степени парциальности на высоту сопловой решетки:

м

м.

Оптимальная степень парциальности:

Высота сопловой решетки:

мм.

 

 

Определение размеров первой нерегулируемой ступени

 

Для активных турбин задаемся:

· Следующими значениями теплоперепадов: h0I=35;40;45;50;55;60 кДж/кг

· Степенью реакции ступени, rI=0,12

· Величиной

· Углом потока за сопловой решеткой, a=12°

Таблица 1.1

Величина Размер-ность
кДж/кг
0,44 0,44 0,44 0,44 0,44 0,44
м/с 264,6 282,8 316,2 331,7 346,4
м/с 116,4 124,4 139,1 145,9 152,4
м 0,741 0,792 0,841 0,886 0,929 0,971
0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12
кДж/кг 30,8 35,2 39,6 48,4 52,8
м/с 248,2 265,3 281,4 296,6 311,1
м3/кг 0,03772 0,03812 0,03853 0,03894 0,03935 0,03977
мм 25,17 23,8 22,68 21,75 20,95 20,27
14,27 12,49 11,1 9,08 8,33

К=1,1; α=0,028; µ1=0,97; dPC=1,0499 м.

Выбираем диаметр первой нерегулируемой ступени, число ступеней и высоту сопла:

· средний диаметр — dI=0,886 м;

· число ступеней — z=10 шт;

· высота сопла — l1I =21,75 мм;

h0I=50 кДж/кг;

l2=l1+Δ=21,75+3=24,75 мм;

dk=dI -l2=886-24,75=861,25 мм.

 

Определение размеров и теплового перепада последней ступени ЦВД

 

Примем

По и определяем

Подсчитываем скорость, задавшись ,

По уравнению неразрывности определяем выходную площадь рабочей решетки:

Корневой диаметр:

dk=dI -l2=886-24,75=861,25 мм.

Средний диаметр:

Определение числа нерегулируемых ступеней и распределение теплового перепада

 

Для определения числа, размеров ступеней и их тепловых перепадов производится следующее графическое построение. Берется в качестве базы отрезок прямой 200¸300 мм. На концах этого отрезка в определенном масштабе откладываются диаметры первой и последней нерегулируемых ступеней. Соединяя концы этих отрезков, проводим линию предполагаемого изменения диаметров. Для ЦВД мощных турбин значения х0, r, a выдерживаются постоянными, а линия диаметров может изображаться прямой линией. По графикам изменения диаметров и х0 можно построить кривую изменения тепловых перепадов.

 

На основании этих зависимостей определяется средний тепловой перепад на одну ступень:

где m — число отрезков

Число нерегулируемых ступеней:

, где

a — коэффициент возврата теплоты;

Т.к. весь процесс в области перегретого пара, то k=4,8×10-4

Таблица 1.3

№ ступени Диаметр h0 по графику ±h - поправка Коррект. величина Степень реакции, r
0,886 48,87 +1,76 51,63 0,12 0,44
0,888 48,09 +1,7 49,79 0,12 0,44
0,890 48,16 +1,7 49,76 0,12 0,44
0,892 48,23 +1,7 49,93 0,12 0,44
0,894 48,24 +1,7 49,94 0,12 0,44
0,896 48,2 +1,7 49,9 0,12 0,44
0,898 48,16 +1,7 48,86 0,12 0,44
0,900 48,12 +1,7 49,82 0,12 0,44
0,910 48,93 +1,73 50,66 0,12 0,44
0,930 48,6 +1,72 50,32 0,12 0,44
0,960 49,29 +1,73 51,02 0,12 0,44

 

кДж/кг

шт

2. ПОДРОБНЫЙ РАСЧЕТ СТУПЕНЕЙ ЦВД.

Расчет регулирующей ступени

 

Задачей расчета является определение геометрических размеров ступени, определение КПД и мощности. А также выбор профилей сопл и рабочих лопаток.

Из ориентировочного расчета неизменными остаются величины:

· - располагаемый тепловой перепад регулирующей ступени: кДж/кг

· Диаметр регулирующей ступени м

· Отношение скоростей

· Степень реакции регулирующей ступени r=0,1

 

2.1.1 Расчет сопл регулирующей ступени

à режим истечения докритический.

Теоретическая скорость истечения из сопл:

м/с.

Площадь выходного сечения сопл:

где u1t=0,035016 м3/кг ; коэффициент расхода m1=0,97.

Произведение степени парциальности на высоту сопловой решетки:

мм.

Высота сопловой решетки:

мм.

 



©2015- 2017 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.