Тепловой расчет турбины К-200-130 ЦВД

Размещено на http://www.allbest.ru

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

КУРСОВАЯ РАБОТА

по курсу: «Паровые турбины ТЭС и АЭС»

на тему: «Тепловой расчет турбины К-200-130 ЦВД»

2007

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА ПАРА НА ТУРБИНУ

Выбор расчетной мощности турбины

В задании на проектирование турбины задается номинальная электрическая мощность, на которую производится расчет турбины. Для высоко экономических конденсационных турбин большой мощности.

где - расчетная электрическая мощность турбогенератора, кВт;

-номинальная электрическая мощность турбогенератора, кВт.

Построение ориентировочного рабочего процесса турбины и определение расхода пара (для турбин без регулируемых отборов пара)

По параметрам пара и определяется точка состояния пара перед стопорным клапаном в hS - диаграмме (рис 1А) с Давление пара перед соплами регулирующей ступени с учетом потерь в стопорном, регулирующих клапанах и перепускных паропроводах:

(1)

Точка определяет состояние пара перед соплами регулирующей ступени в hS -диаграмме. Давление за последней ступенью с учетом потерь в выходном патрубке:

(2)

где - давление в конденсаторе или на выхлопе турбины с противодавлением, МПа;

Свп - средняя скорость потока;

для конденсатных турбин Свп=100-120м/с.

Принимаем Свп=120м/с.

- коэффициент, учитывающий аэродинамические качества выхлопного патрубка;

для конденсационный турбин .

Принимаем .

Расчет пара на турбину по предварительно заданному КПД (без учета утечек через концевые уплотнения):

(3)

где - располагаемый теплоперепад на проточную часть турбины, определяемый из hS - диаграммы по расстоянию между точками и , кДж/кг;

- относительный КПД турбогенератора.

Для турбины с промежуточным перегревом пара величина давления за ЦВД:

От точки по изоэнтропе до точки К с .

.

Потери давления в промежуточном пароперегревателе и паропроводах составляет от 10 до 12,5%.

Точка при ,

От точки по изоэнтропе к точке В с давление .

.

При

Потери в выпускном патрубке:

Потери на выпускных клапанах:

Располагаемый тепловой перепад на проточную часть турбины:

Где

Расход пара на турбину:

Нанесение линии состояния пара в рабочем процессе турбины в hS -диаграмме осуществляется следующим образом.

Выбирается тип регулирующей ступени и теплоперепад на нее. В конденсационный турбинах большой мощности применяют одновенечную регулирующею ступень с перепадом.

От точки по изоэнтропе откладывается выбранный тепловой перепад на регулирующую ступень .

Изобара проведенная через точку конца отрезка соответствует давлению за регулирующей ступенью:

Для ондовенченой ступени внутренний относительный КПД регулирующей ступени:



Полезно использованный теплоперепад:

Отложенный от точки до точки , определяет в этой точке в hS- диаграмме энтальпию пара за регулирующе2й ступенью с учетом потерь.

в зависимости от величины разбивается на 2-3 участка и последовательно для каждого участка находится объемный расход пара на входе в участок:

.

Для каждого участка находится соотношение :

-для первого участка:



-для второго участка:

-для третьего участка:

Для первого участка по найденным значениям и находим:

Внутренний относительный КПД для участка определяем по формуле:

Для участков в области высокого и среднего давления . В случае, если и потери с выходной скоростью используются в последующих ступенях, процесс протекает в области перегретого пара:

По найденным величинам и заданному разбивкой телопепрепаду:

Определяем:

Находим точку с и

Точка - конец процесса в первой части с учетом потерь - одновременно является точкой начала процесса во второй части. В этой точке определяется значение , объемный расход пара и .

По этим значениям (по рис.2) находим: .

Для участка среднего давления: ;

По найденному значению и заданному разбивкой теплоперепаду получаем:



Определяем:

Находим точку с и

По найденным значениям и находим:

Внутренний относительный КПД определяется по формуле:

где - поправка на раскрытие проточной части турбины ( в зависимости от давления в конце участка).

должна быть учтена, если давление в конце участка является давлением в конце цилиндра:

находится по рисунку 3.

.

- по рисунку 4 в зависимости от приведенной теоретической конечной влажности.

где - конечная влажность в теоретическом процессе.

- располагаемый теплоперепад части, сбрасываемы ниже линии сухого насыщенного пара (х=1), (h=2642 кДж/кг).

- располагаемый теплоперепад части .



- среднее давление части.

(по и )

По и теплоперепаду определяется :

2. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ РЕГУЛИРУЮШЕЙ СТУПЕНИ

2.1 Определение среднего диаметра ступени

Диаметр регулирующей ступени определяется величиной теплового перепада и отношением . Отношение окружной скорости к теоретической изоэнтропной скорости, вычисленной по располагаемому тепловому перепаду на всю ступень, можно определить по графику на рисунке 5а (для одновенечной регулирующей ступени).

- степень реакции, принимается в пределах 5-10%;

=10%.

-эффективный угол выхода потока из сопловой решетки.

для одновенечной ступени .

- коэффициент скорости сопловой решетки ;

Изотропная (адиабатная скорость вычисленная по располагаемому теплоперепаду ступени:

Окружная скорость вращения диска по среднему диаметру ступени:

Средний диаметр ступени:

где =3000об/мин;

где n=50с-1.

2.2 Расчет сопловой решетки

Определение типа сопловой решетки:

Теоретическая скорость пара на выходе из сопловой решетки:

Число Маха для теоретического процесса в соплах:

где -скорость звука на выходе из сопловой решетки при изоэнтропийном истечении.

где - давление за соплами, Па;

- теоретический удельный объем пара за соплами, м/кг;

- показатель изоэнтропы; К=1,3 для перегретого пара.

Число Маха может быть проверено по графику z.

По величине выбирается тип решетки. При применяются профиля решеток с уживающимися каналами.

2.3 Расчет суживающих сопл при докритическом истечении

При докритическом истечении выходное сечение суживающих сопел определяется по уравнению:

где - коэффициент расхода сопловой решетки (для пара с практически любым перегревом);

- количество пара, утекающего через переднее кольцевое уплотнение турбины,

Произведение степени порциальности ступени на высоту сопловой решетки определяется по формуле:

Оптимальная степень порциальности для одновенечной ступени:

Высота сопловой решетки:

Потеря энергии в соплах:

Где -коэффициент скорости сопловой решетки.

=0,96

Тип сопловой решетки выбирается по и из табл. 10.

С-90-12А

По характеристике выбранной решетки принимается относительный шаг =0,8.

Шаг решетки .

Выходная ширина канала сопловой решетки:

Число сопл:

2.4 Расчет рабочей решетки. Одновенечная ступень

Степень реакции, принятую раннее следует распределить по венцам, т.к. ступень одновенечная, то

где - степень реакции венца рабочих лопаток.

Тепловой перепад, используемый в соплах, откладывается от точки (рисунок 14):

Тепловой перепад, использованный на лопатках:

Откладывается согласно распределению степени реакции по лопаточному аппарату ступени.

Для построения процесса расширения пара в hS - диаграмме через концы отрезков - проводятся изобары.

Входной треугольник скоростей строится по углу , скоростям и Uв любом удобном масштабе.

где - коэффициент скорости сопловой решетки принят при расчете.

U - может быть определен по формуле:

- относительная скорость на входе в рабочую решетку первого венца и угол определяется графически из входного треугольника скоростей и для проверки по формулам:

Для выходного треугольника скоростей определяется угол и действительная относительная скорость :

Выходная площадь рабочей решетки:

где - значение удельного объема пара за рабочей решеткой. определяется в результате построения процесса расширения пара в hS - диаграмме, которое производится следующим образом. От конца теплового перепада в соплах (точка а) вверх откладывается величина потерь в соплах и через точку b проводится энтальпия до пересечения с изобарой (точка с).

В точке b кДж/кг.

При и (точка с): .

- коэффициент расхода рабочей решетки - определяется в зависимости от степени реакции и величины перегрева пара:

Теоретическая относительная скорость на выходе из рабочей решетки:

Действительная относительная скорость на выходе из рабочей решетки:

Скоростной коэффициент для активных решеток принимается в зависимости от и величины углов .

Выходная высота решетки:

По определенным и строится выходной треугольник скоростей. Из треугольника скоростей определяется абсолютная выходная скорость и угол ее выхода графически и проверяются по формулам:

Потери энергии в рабочей решетке:

Потери энергии с выходной скоростью:

Выбор профилей лопаточных решеток:

Скорость звука в изоэнтропном процессе на выходе из решеток:

При :

Выбираем профиль:

Р-30-21

Значение должно быть больше в пределах принимаемой для этой высоты рабочей решетки перекрытии:

По выбранному профилю производится проверка максимальных изгибающих напряжений в рабочей лопатке:

По относительным шагам решеток определяются шаги :

где - хорда выбранного профиля решетки.

Количество лопаток для любой решетки:

Изгибающее напряжение:

где -минимальный момент сопротивления профиля.

Относительный лопаточный КПД ступени:

по потерям энергии в проточной части:

по проекциям скоростей:

Относительный внутренний КПД ступени:

где - относительная величина потери на трение;

- относительная потеря от парциального подвода пара.

где ;

- число венцов в ступени.

Откладываем в hS- диаграмме потери на трение диска:

Относительная потеря от парциального подвода пара:

Потери вызванные парциальным подводом пара:

От точки С откладываем вниз до пересечения с давлением:

(точка d)

(точка К)

Точка Р: .

Точка r: ; .

Точка y: .

Точка z: ; ;.

Внутренняя мощность ступени:

3. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ НЕРЕГУЛИРУЕМЫХ СТУПЕНЕЙ

3.1 Расчет проточной части области высокого давления

где - начальное давление перед нерегулируемыми ступенями первого отсека.

Порядок расчета первого отсека следующий:

Определяется диаметр первой нерегулируемой ступени:

Для проточной части одновенечной регулирующей ступенью:

Отношение скоростей:

где - степень реакции рабочей решетки первой ступени;

(до 0,2)

- эффективный угол выхода из сопловой решетки;

- коэффициент скорости сопловой решетки.

Располагаемый тепловой перепад нерегулируемой ступени по параметрам торможения перед ступенью:

Тепловой перепад в сопловой решетке:

Высота сопловой решетки:

где - удельный объем пара в конце изоэнтропного расширения в соплах;

- теоретическая скорость истечения пара из сопловой решетки;

- коэффициент расхода сопловой решетки;

- степень парциальности ступени принимаемый равным 1.

Высота рабочей решетки первой ступени:

Корневой диаметр ступени:

Число ступеней отсека:

где - изоэнтропный тепловой перепад отсека;

- ориентировочное число ступеней отсека (цилиндра):

Располагаемый тепловой перепад статическим параметрам пара перед ступенью, принятый одинаковым для всех ступеней отсека, кроме первой (для первой ступени располагаемые перепады по параметрам торможения и статическим параметрам равны) подсчитывается по формуле:

где величина

Значит:

- коэффициент возврата тепла;

где - для процессов в области перегретого пара.

Значение берется по построению ориентировочного рабочего процесса турбины:

Невязка:

Поправка к тепловому перепаду ступени по статическим параметрам:

тепловая турбина мощность сопловая

Скорректированный тепловой перепад ступени по статическим параметрам:

Диаметр и высота лопатки любой ступени отсека определяется из уравнения неразрывности, которое при равенстве во всех ступенях отсека тепловых перепадов по параметрам торможения , степени реакции , углов и расходов пара выглядит для рабочей решетки следующим образом:

Значение удельных объемов и находится по построению ориентировочного рабочего процесса расширения пара в турбине на hS - диаграмме после распределения перепада, приходящегося на отсек по ступеням.

Высота лопатки рабочей решетки любой ступени отсека:

Высота лопатки рабочей решетки любой ступени отсека:

Размещено на Allbest.ru

...