Расчет паровой конденсационной турбины

1. Выбор конструкции турбины

Коэффициент полезного действия двухвенечной регулирующей ступени

Рис. 4 - Поправочный коэффициент на отклонение отношения скоростей от оптимального значения

Здесь - поправочный коэффициент, рис.4 (для первого приближения считаем, что , откуда следует ); D - расход пара через ступень (D=G0=21,77 кг/с); р0 - давление перед соплами (см. часть 1, п.2, р0=9,31106 Па); v0 - удельный объем перед соплами (v0=0,0355 м3/кг).

Коэффициент полезного действия отсека (турбины)

В этом выражении:

Средний расход пара через отсек (под отсеком понимают часть турбины или турбину в целом в зависимости от задачи, в данном случае - вся турбина без ступени скорости)

Здесь и далее индекс «1» соответствует входной характеристике, а индекс «2» выходной.

Средний удельный объем пара в отсеке

Располагаемый теплоперепад в отсеке

Потери с выходной скоростью

Здесь z - число ступеней в отсеке; 1=15° (1=10…40 - угол выхода пара из сопл последней ступени в первом приближении - меньшие значения для меньшего количества ступеней). В данном случае отсеком выступает вся остальная турбина без ступени скорости (z=19-1=18).

Строят новый процесс расширения пара в турбине (рис.1.б), где учитывают потерю в ступени скорости и потерю в остальной турбине и уточняют схему проточной части, рис.3.

Процесс расширения пара пересекает линию насыщения. Это означает, что часть ступеней турбины, работающая в зоне влажного пара имеет ухудшенные характеристики, что обусловит более пологий угол наклона процесса расширения в этой части турбины, рис.1.в. На схеме проточной части отмечают зону ступеней, работающих во влажном паре. При таком условном разделении турбины на отсеки необходимо учесть наличие нерегулируемого отбора, который может совпадать с началом процесса насыщения, а начало отсека может находиться как выше линии насыщения, так и ниже неё.

Для данного примера 14 первых ступеней работают в зоне перегретого пара, а 7 последних ступеней представляют собой (с достаточной степенью условности) влажнопаровой отсек турбины.

При построении процесса расширения в общем случае определяют теплоперепады и другие термодинамические параметры в разных точках процесса.

Для ступени скорости

Принято ; рассчитано . Тогда потеря в ступени составит

Потеря для отсека турбины (в данном случае отсеком выступает вся остальная турбина) составит

Энтальпия пара на входе в отсек турбины (за ступенью скорости), кДж/кг

Энтропия пара на входе в отсек турбины (за ступенью скорости)

Энтальпия пара на выходе из отсека турбины при изоэнтропийном процессе расширения, кДж/кг

Энтальпия пара на выходе из отсека турбины в реальном процессе расширения (с учетом потерь), кДж/кг

Уточняют внутренний относительный КПД отсеков турбины, работающих в условиях перегретого и влажного пара.

Внутренний относительный КПД отсека перегретого пара (2…12-я ступени в данном случае)

В этом выражении:

Средний расход пара через отсек

Средний удельный объем пара в отсеке

Располагаемый теплоперепад в отсеке

Внутренний относительный КПД отсека влажного пара (13…21-я ступени в данном случае)

Здесь кДж/кг - располагаемый теплоперепад в отсеке; - относительные потери с выходной скоростью (п.2.4, часть 2); - относительная потеря от влажности пара

Строят реальный процесс расширения пара в hs-диаграмме с учетом потерь в ступени скорости и в отсеках, работающих на перегретом и влажном паре, рис.1, в

При построении процесса расширения (аналогично п.3 данной части) определяют (при помощи hs-диаграммы, термодинамических таблиц или программы WSPro) теплоперепады и другие термодинамические параметры в разных точках процесса.

Некоторые параметры для отсека, работающего на сухом паре

кДж/кг - располагаемый теплоперепад отсека;

- внутренний относительный КПД отсека;

- потеря теплоты в отсеке;

, кДж/кг - энтальпия пара на выходе из отсека (входе во влажнопаровой отсек)

Некоторые параметры для отсека, работающего на влажном паре

- располагаемый теплоперепад отсека;

- внутренний относительный КПД отсека;

- потеря теплоты в отсеке;

- энтальпия пара на выходе из отсека (входе во влажнопаровой отсек)

Энтропия на входе в отсек

Энтальпия в конце изоэнтропийного процесса расширения, кДж/кг

Энтальпия в конце реального процесса расширения, кДж/кг

Использованный теплоперепад в отсеке

6. Использованный теплоперепад турбины

7. Внутренний относительный КПД турбины

8. Уточнённый расход пара на турбину

,

что > 21,77(расчет по п.10, часть 1) мене, чем на 3%.

3. Детальный расчет двухвенечной регулирующей ступени скорости

Исходные данные для расчета (из предыдущих расчетов):

р0=93/9,3 бар/МПа - начальное давление (перед ступенью);

р2=50 /5,0 бар/МПа - конечное давление (за ступенью);

h0=3431 кДж/кг - энтальпия пара на входе;

h2=3340 кДж/кг - энтальпия пара на выходе;

v0/v2=0,059/0,07 м3/кг - удельный объем пара на входе/выходе;

Н=200 кДж/кг - изоэнтропийный теплоперепад на ступень;

D=22,03 кг/с - расход пара;

n=50 с-1 - число оборотов ротора.

1. Задаются средним диаметром ступени и оптимальным соотношением u/cф

Для регулирующих ступеней при цельнокованом роторе рекомендуется принимать dср=1,1…1,2 м. При этом для повышения КПД ступени следует принимать меньшие значения.

Для турбин с N25 МВт (в рамках данного проекта) допустимо принимать dср=0,6…1,0 м, меньшие значения для турбин меньшей мощности.

Принято в расчете dср=1,0 м.

Для двухвененчных ступеней со степенью реактивности =0,02..0,12 рекомендуется принимать =0,22…0,3 [Трухний]. При этом, если парциальность е<1 (из-за на вентиляцию, утечки и трение), то следует принимать меньшие значения.

В расчете принято .

2. Окружная скорость

м/с

3. Фиктивная скорость

м/с

4. Располагаемый теплоперепад ступени от параметров торможения

Дж/кг (255 кДж/кг)

5. Определение степени реактивности

Двухвененчные ступени выполняют как ступени скорости с малой степенью реактивности. Наибольший КПД ступени обеспечивается при суммарном =0,13..0,16, при этом степень реактивности первого венца 1=0,03..0,04, а направляющего аппарата п=0,08..0,1 [Григорьев, Зорин].

Принимаем в расчете степень реактивности:

первая поворотная вторая

рабочая решетка рабочая

решетка решетка

1=0,03 п=0,08 =0,03

6. Располагаемый теплоперепад на соплах с учетом реактивности

кДж/кг

7. Располагаемый теплоперепад на решетках

кДж/кг

кДж/кг

кДж/кг

8. Строят процесс расширения пара в ступени в hs-диаграмме. Допускается строить процесс расширения качественно, не придерживаясь строгого наложения на диаграмму состояния воды и водяного пара. Для сохранения наглядности необходимо придерживаться какого-либо масштаба, рис.5.

9. Давление за сопловой решеткой определяют при изоэнтропийном расширении пара от точки со снижением энтальпии на =219 кДж/кг

10. Определение теоретической скорости на выходе из сопла при изоэнтропийном процессе, скорости звука и числа Маха

м/с;

м/с (можно определить по WSPro),

где k - показатель политропы; р1 - давление; v1t - удельный объем в изоэнтропийном процессе.

Число лежит в пределах 0,9<М<1,4, что соответствует степени реакции в =0,13..0,16, принятой ранее. =1,06 свидетельствует о течении в решетке с небольшим превышением скорости звука. Это означает, что профиль следует выбирать с околозвуковым течением, тип Б (всего промышленностью выпускаются профили следующих типов: А - дозвуковые; Ак - дозвуковые для малых высот лопаток; Б - околозвуковые; В - сверхзвуковые).

11. Определение режима истечения:

,

что > - критическое отношение давлений для перегретого пара (0,577 - для влажного пара). Из этого следует, что режим истечения критический.

12. Выходная площадь сопловой решетки:

Для перегретого пара

м2.

Для влажного пара .

В этих выражениях коэффициент расхода () допустимо принимать на уровне 0,97…0,99. В расчетах принято 3% потерь на утечки и перетоки пара, то есть 1=0,97.

13. Выбор профиля.

На основании полученных в результате расчетов данных (тип профиля Б; М=1,23 и др.) по атласу профилей (например, приложения) следует выбрать профиль так, чтобы расчетное число Маха наиболее близко подходило к справочным значениям, а тип решетки совпадал с требуемым.

В данном примере расчетов выбрана сопловая решетка С 90 12 Б.

Здесь С - означает сопловая; 90 - угол входа; 12 - угол выхода (1э - эффективный); тип Б - околозвуковая. Для выбранного профиля М=0,85…1,15 и наиболее близко совпадает с расчетным.

По атласу определяют другие характеристики профиля: =0,72…0,87 - относительный шаг; b1=50 мм - хорда профиля.

Хорду профиля для ступеней ЧВД и ЧСД выбирают на уровне 30…60 мм - для сопловых лопаток и 20…50 мм - для рабочих.

14. Высота сопловой лопатки

см (19,1 мм) < 12 мм (минимально допустимая высота лопаток).

Здесь относительная высота лопатки

м (0,4 см),

а оптимальная степень парциальности .

15. Число каналов сопловой решетки

шт

16. Расчет на прочность лопаток. В настоящем примере не проводят.

17. Коэффициента потерь для сопловых и рабочих решеток =0,04…0,12 (допускается для оценочных и вариативных расчетов), можно использовать рис. 5.

Рис. 5 - Коэффициент профильных потерь в зависимости от относительного шага решетки и толщины выходной кромки

В расчете принято с=0,084. Тогда потеря энергии в сопловой решетке составит

кДж/кг

Строят реальный процесс расширения в hs-диаграмме для давления p1=const=5,6 МПа, рис.5.

18. Поправка на отклонение в косом срезе (в настоящем расчете определяется только для ступени со сверхзвуковым обтеканием, то есть ступени скорости)

Для определения угла выхода 1 используется формула Бэра

Здесь v1t, м3/кг - удельный объем при изоэнтропийном расширении; с1t, м/с - скорость на выходе из сопел при изоэнтропийном процессе; v*, м3/кг - критический объем (определяется при критическом давлении р*=0,546р0, п.11, часть 3); с*, м/с - критическая скорость (определяется по выражению ).

Тогда расчетный угол выхода с учетом поправки в косом срезе , откуда (с учетом диапазона данных 10…14 атласа профилей) следует принять

1=12

19. Действительная скорость выхода из сопл

м/с

20. Строят треугольник скоростей на выходе из сопловой решетки, откуда определяют скорость и угол входа в первую рабочую решетку, рис.7

Треугольник скоростей строят в масштабе при этом учитывают окружную скорость u=157 м/с (п.2, часть 3). Таким образом w1=480 м/с, а угол ее направления 1=15 .

21. Расчет первой рабочей решетки. Теоретическая скорость на выходе из решетки

м/с

22. Число Маха

то есть течение дозвуковое.

Строят процесс изоэнтропийного расширения в hs-диаграмме (рис.5) от окончания процесса расширения в соплах до снижения энтальпии на h0р=9 кДж/кг (по п. 7, части 3) при s=const кДж/кгК.

Окончание процесса расширения характеризует давление р2=5,5 МПа (на выходе из первой рабочей решетки, входе в поворотную решетку).

23. Выходная площадь рабочей решетки

м2

Здесь 2=0,99 - коэффициент расхода (принято аналогично п.12, часть 3); v2t=0,055 м3/кг - удельный объем пара за решеткой при изоэнтропийном процессе расширения (по hs-диаграмме, термодинамическим таблицам или программе WSPro).

24. Высота лопаток первой рабочей решетки определяется с учетом перекрыши

l2=l1+=19,1+2,9=22 мм

где =2,9 мм - величина перекрыши (рекомендуют принимать в диапазоне 1…6 мм, большие значения для больших высот лопаток).

25. Угол выхода из первой рабочей решетки

где е=еопт=0,295 - степень парциальности.

Здесь и далее поправку на косой срез не делаем для упрощения расчетов. Тогда 2=2э=8,1

26. По расчетным углу выхода и числу Маха осуществляют выбор профиля первой рабочей лопатки ступени скорости при помощи атласов профилей.

Для данной задачи определен профиль Р 23 14 А, с учетом атласа определены =0,6…0,75 - относительный шаг; b1=25 мм - хорда профиля; 1=20…30 - расчетный угол входа потока; 2э=12…16 - эффективный угол выхода потока.

27. Коэффициент потерь энергии на первой рабочей решетке р=0,08 (определяют по аналогии с п.17, часть 3).

28. Потеря энергии составит

Дж/кг (9,8 кДж/кг)

Строят процесс в hs-диаграмме, рис.5. Для этого необходимо к точке окончания изоэнтропийного процесса расширения в первой рабочей решетке прибавить величину потери энергии 10 кДж/кг и отложить на изобаре р2=5,5 МПа новое значение энтальпии. Полученная точка будет характеризовать окончание реального процесса расширения пара в первой рабочей решетке.

29. Строят треугольники скоростей, рис.7, откуда определяют скорость выхода из рабочей решетки первого ряда с2=331 м/с и угол ее выхода 2=20 (угол входа в поворотный аппарат).

30. Число лопаток первой рабочей решетки

шт.

Здесь е=1 - степень парциальности.

Обратить внимание, что при определении аэродинамических характеристик потока степень парциальности, в данном примере, для первой ступени <1. Это связано с тем, что при парциальном вводе пара через две-четыре сопловые коробки неравномерность потока сохраняется на протяжении всей ступени и постепенно снижается к выходу из нее. В то же время все решетки, кроме первой сопловой, должны иметь полное заполнение лопатками, что обусловливает значение степени парциальности е=1 при определении конструктивных характеристик.

31. Расчет поворотной решетки. Теоретическая скорость выхода пара из поворотной решетки

м/с

32. Число Маха на выходе из поворотной решетки

то есть течение дозвуковое.

Строят процесс изоэнтропийного расширения в hs-диаграмме (рис.5) от окончания процесса расширения в первой рабочей решетке до снижения энтальпии на h0п=20 кДж/кг (по п. 7, части 3) при s=const.

Окончание процесса изоэнтропийного расширения характеризует давление =5,1 МПа (на выходе из поворотной решетки, входе во вторую рабочую решетку).

33. Выходная площадь поворотной решетки

м2

Здесь п=0,99 - коэффициент расхода (принято аналогично п.12, часть 3); =0,058 м3/кг - удельный объем пара за решеткой при изоэнтропийном процессе расширения (по hs-диаграмме, термодинамическим таблицам или программе WSPro).

34. Высота лопатки поворотной решетки с учетом перекрыши (=3 мм)

lп=l2+=22+3=25 мм

35. Эффективный угол выхода из поворотной решетки

откуда .

36. По расчетным эффективному углу выхода и числу Маха осуществляют выбор профиля поворотной лопатки ступени скорости при помощи атласов профилей. Выбор профиля поворотной лопатки осуществляют среди профилей рабочих лопаток (тип Р).

Для данной задачи определен профиль Р 26 17 А, с учетом атласа определены =0,6…0,7 - относительный шаг; bп=25 мм - хорда профиля; М0,9 - число Маха.

37. Число лопаток первой рабочей решетки

шт.

38. Действительная скорость выхода из поворотной решетки

м/с

39. Продолжают строить треугольники скоростей, рис.7, откуда определяют скорость входа во вторую рабочую решетку м/с и угол ее выхода из поворотной решетки .

40. Потеря энергии в поворотной решетке

Дж/кг (1,5 кДж/кг)

Строят процесс в hs-диаграмме, рис.5. Для этого необходимо к точке окончания изоэнтропийного процесса расширения в поворотной решетке прибавить величину потери энергии 2 кДж/кг и отложить на изобаре =5,1 МПа новое значение энтальпии. Полученная точка будет характеризовать окончание реального процесса расширения пара в поворотной решетке.

41. Расчет второй рабочей решетки. Теоретическая скорость выхода пара из поворотной решетки

м/с

42. Число Маха на выходе из поворотной решетки

то есть течение дозвуковое.

Строят процесс изоэнтропийного расширения в hs-диаграмме (рис.5) от окончания процесса расширения в поворотной решетке до снижения энтальпии на =8 кДж/кг (по п. 7, части 3) при s=const.

Окончание процесса изоэнтропийного расширения характеризует давление =5,5 МПа (на выходе из второй рабочей решетки, входе в следующую ступень, как правило, активного типа).

43. Выходная площадь второй рабочей решетки

м2

Здесь =0,99 - коэффициент расхода (принято аналогично п.12, часть 3); =0,06 м3/кг - удельный объем пара за решеткой при изоэнтропийном процессе расширения (по hs-диаграмме, термодинамическим таблицам или программе WSPro).

44. Высота рабочих лопаток второй рабочей решетки

мм

где величина перекрыши принята 4 мм.

45. Угол выхода из второй рабочей решетки эффективный

откуда .

46. По расчетным эффективному углу выхода и числу Маха осуществляют выбор профиля второй рабочей лопатки ступени скорости при помощи атласов профилей.

Для данной задачи определен профиль Р 3021А, с учетом атласа определены =0,58…0,68 - относительный шаг; bп=25 мм - хорда профиля; М0,90 - число Маха.

47. Число лопаток второй рабочей решетки

шт.

Здесь парциальность е=1.

48. Потери энергии во второй рабочей решетке

Дж/кг (1 кДж/кг)

Строят процесс в hs-диаграмме, рис.5. Для этого необходимо к точке окончания изоэнтропийного процесса расширения во второй рабочей решетке прибавить величину потери энергии 1 кДж/кг и отложить на изобаре =5,5 МПа новое значение энтальпии. Полученная точка будет характеризовать окончание реального процесса расширения пара во второй рабочей решетке.

49. Строят треугольники скоростей (продолжение), рис.7, откуда определяют скорость и угол выхода из второй рабочей решетки

м/с и .

50. Потеря с выходной скоростью

Дж/кг ( 4 кДж/кг)

51. Потери на трение и от парциального подвода пара

кДж/кг

Здесь относительная потеря на трение

,

В этом выражении коэффициент потерь kтр определяется характером обтекания паровым потоком профиля лопаток и в общем случае является функцией числа Re. В данном случае принято kтр=0,0005, что учитывает много меньшее значение потерь в рабочей решетке второго венца по сравнению с соплами первого венца ступени скорости.

Относительная потеря от парциального подвода пара зависит от числа сегментов (сопловых коробок), наличия (отсутствия) кожуха уменьшения вентиляционных потерь, конструктивного исполнения, зазоров и их размеров и других характеристик и, в общем случае может быть принята парц=0,03…0,07. Меньшие значения для турбин большей мощности.

В данном случае принято парц=0,07.

Для четырех сегментов при 25 лопатках на ступень (п.15, часть 3) означает конструктивное исполнение каждого сегмента с 6-ю лопатками, для двух сегментов - 12 лопаток.

52. Потери с выходной скоростью и потери на трение и от парциального подвода пара откладываются на hs-диаграмме, рис.5.

53. Расчетный внутренний относительный КПД ступени

54. Внутренняя мощность ступени

кВт

55. Результаты расчета двухвенечной ступени скорости сводят в таблицу, табл. 4.

Таблица 4

56. Выполняют эскиз ступени скорости, рис.8. При выполнении эскиза обратить внимание на обеспечение расчетных углов входа и выхода под каждый профиль и установочных углов в соответствии с данными атласов профилей. При конструировании получить размеры дисков, зазоров, бандажей и т.п.

4. Детальный расчет первой активной ступени

Исходные данные для расчета первой активной ступени (следующая за ступенью скорости или вторая ступень турбины):

Давление на входе в ступень - р0 = 50 бар (5 МПа).

Давление на выходе из ступени р2 = 43 бар (4,3 МПа).

Расход пара через ступень - D = 22,03 кг/с.

Энтальпия пара на входе в ступень - h0 = 3340 кДж/кг (из предварительного расчета, по hs-диаграмме, термодинамическим таблицам или программе WSPro).

Удельный объем пара на входе в ступень - v0 = 0,07 м3/кг (из предварительного расчета, по hs-диаграмме, термодинамическим таблицам или программе WSPro).

Изоэнтропийный теплоперепад на ступень - Н = 44 кДж/кг (из предварительного расчета).

Скорость пара на входе в ступень - = 90 м/с (из расчета ступени скорости).

Число оборотов - n = 50 с-1.

1. Располагаемый теплоперепад на ступени от параметров торможения

кДж/кг

2. Фиктивная скорость

м/с

3. Степень реакции ступени принята (по аналогии с расчетом ступени скорости) =0,05 - для активной ступени.

4. Оптимальное отношение

=0,42…0,55 - для одновенечных ступеней активного типа [Трухний]

В данном примере принято =0,5.

5. Окружная скорость

м/с

6. Средний диаметр ступени

м

7. Располагаемый теплоперепад сопловой решетки

кДж/кг

8. Строят процесс расширения пара в первой нерегулируемой ступени в hs-диаграмме, рис.9, откуда определяют давление за сопловой решеткой - р1 = 4,401 МПа; удельный объем за сопловой решеткой - v1t = 0,063 м3/кг (при изотермическом расширении).

Можно использовать термодинамические таблицы или программу WSPro.

Процесс расширения пара строят по аналогии и по тем же принципам, что и для ступени скорости.

9. Теоретическая скорость выхода пара из сопловой решетки и число Маха

м/с

,

где скорость звука =618 (определена по WSPro).

10. Выбор профиля для сопловой решетки.

Дозвуковое течение (М<1, п.9, часть 4) обусловливает профиль тип А. С учетом угла выхода потока из ступени скорости (, п.49, часть 3) и так как средний диаметр ступени немногим менее dср ступени скорости (1,1 м), выбирают профиль С 9009А.

Характеристики профиля: =0,8 - относительный шаг; 1=9 - угол выхода потока

11. Коэффициент потерь и степень парциальности.

Для первой нерегулироуемой ступени с учетом п.17, части 3 и рис.6 принято с = 0,08; степень парциальности е = 0,8 и учитывает, что влияние регулирующей ступени (с парциальным подводом пара) еще высоко.

12. Потери в соплах

кДж/кг

13. Действительная скорость выхода из сопл

м/с

14. Строят треугольники скоростей (аналогично ступени скорости), рис.10, откуда определяют скорость на выходе из сопл и ее угол

w1 = 160 м/с; 1=28 .

м/с

16. Высота сопловой решетки

м

и после округления l1=12 мм (l 12 технологическое ограничение на изготовление лопаток).

Если расчетное значение l1<12 мм, то следует:

оптимизировать профиль путем подбора угла 1 (следует максимально снизить угол);

уменьшить dср за счет снижения ;

снизить располагаемый теплоперепад сопловой решетки за счет увеличения реактивности ().

17. Располагаемый теплоперепад рабочей решетки

кДж/кг

18. Теоретическая скорость пара на выходе из рабочей решетки

м/с

19. Действительная скорость пара на выходе из рабочей решетки

м/с

20. Потери в рабочей решетке

кДж/кг

21. Выходная площадь рабочей решетки

м2

22. Высота рабочих лопаток

мм

где величина перекрыши для безударного входа потока принята 3 мм.

23. Угол выхода из рабочей решетки эффективный

откуда .

24. Строят треугольники скоростей, рис.10, откуда определяют скорость выхода из рабочей решетки и ее угол

с2 = 80м/с; 2 = 58 .

25. Выбирают профиль рабочей решетки (по атласу)

Для данного примера - Р 23 14 Ак (индекс «к» - для малых высот лопаток).

26. Потери на рабочей решетке на трение и от парциального подвода (аналогично п.51, части 3)

кДж/кг

Здесь относительная потеря на трение

,

В данном случае принято парц=0,02.

27. Потери с выходной скоростью

Дж/кг (3,2 кДж/кг)

28. Потери с выходной скоростью и потери на трение и от парциального подвода пара откладываются на hs-диаграмме, рис.9.

29. Результаты расчета первой активной ступени сводят в таблицу, табл.5.

Таблица 5 - Сводная таблица результатов расчетов активной ступени

5. Расчет последней ступени отсека перегретого пара

В рамках настоящего проекта целью расчета является определение высоты лопаток данной ступени для дальнейшего конструирования ротора турбины, поэтому расчет ведется по укрупненной методике.

1. Исходные данные (с учетом данных табл.1, 2 и рис.1, 2, 3, части 1)

р0 = рв.п = 0,507 МПа;

р2 = 0,5 МПа;

h0 = 2927 кДж/кг;

Н0 = 55 кДж/кг;

D = 18,72 кг/с

2. Окружная скорость

Принимая оптимальное отношение скоростей, следует учитывать для первой активной ступени. Обычно в рамках отсека турбины с приблизительно одинаковыми свойствами потока (например, высокого или среднего давлений) оптимальные отношения скоростей существенно не отличаются. Вместе с тем средний диаметр проточной части должен постепенно и плавно увеличиваться.

Итак, в настоящем примере принимают , затем определяют окружную скорость

м/с

3. Средний диаметр ступени

м

4. Площадь сечения сопловой решетки

м2

5. Высота лопаток сопловой и рабочей решеток

м

что составляет l1=50мм.

мм

где величина перекрыши для безударного входа потока принята 4 мм.

6. Результаты расчета последней ступени отсека перегретого пара сводят в таблицу, табл.6.

Таблица 6 - Сводная таблица расчетов последней ступени отсека перегретого пара

6. Детальный расчет последней ступени турбины

1. Исходные данные (с учетом данных табл.1, 2 и рис.1, 2, 3, части 1)

Давление на входе в ступень р0 = 0,05 МПа;

Давление на выходе р2 = 0,004 МПа;

Энтальпия на входе h0 = 2468 кДж/кг;

Теплоперепад на ступень Н0 = 150 кДж/кг;

Расход пара через ступень D = 13,875 кг/с.

Расчет ступени ведется по трем сечениям: корневой, средний, периферийный.

2. Ометаемая площадь выхода из последней ступени

м2

Здесь v2=33,57 м3 - удельный объем за последней ступенью при параметрах пара в конденсаторе (р2, s2 по hs-диаграмме, WSPro), а скорость пара за последней ступенью

м/с,

где потерю с выходной скоростью Нв.с рекомендовано принимать на уровне 16…30 кДж/кг [Костюк, Трухний] и в ряде случаев это значение может доходить до 54 кДж/кг [Трухний]. Меньшие значения для современных турбин большой мощности.

Площадь выхода м2, что удовлетворят условиям практической реализации без разделения потоков ЦНД.

3. Описанный (периферийный) диаметр последней ступени

м.

4. Высота рабочей и сопловой лопаток последней ступени принимается по аналогам и с учетом опыта проектировния

l2 = 510 мм;

l1 = 500 мм.

5. Средний и корневой диаметр последней ступени

, мм

, мм.

6. Располагаемый теплоперепад на ступени от параметров торможения

кДж/кг

В этом выражении выходную скорость предшествующей ступени с2 (она же скорость входа в последнюю ступень, с0) допустимо принять из условия , где - выходная скорость промежуточной ступени отсека (для рассматриваемого примера м/с), - выходная скорость за последней ступенью (для рассматриваемого примера =263 м/с, п.2, части 6).

7. Степень реактивности

У корня: к=0,2, принято в рамках рекомендованного диапазона =0,05…0,3.

На среднем диаметре:

,

где - отношение радиусов.

У периферии:

,

где - отношение радиусов.

8. Располагаемый теплоперепад сопловой решетки

, кДж/кг

Тогда располагаемый теплоперепад:

9. Строят процесс расширения в hs-диаграмме в трех сечениях, рис.11, откуда для них определяют термодинамические характеристики потока

10. Фиктивная скорость

м/с

11. Оптимальное отношение определяют в зависимости от степени реакции из следующих соображений:

Для рассматриваемого примера принято:

12. Окружная скорость

, м/с.

13. Теоретическая скорость выхода из сопловой решетки и число Маха

м/с;

14. Выбор профиля сопловой решетки.

Течение околозвуковое, что обусловливает профиль типа Б, а именно С-9012Б с характеристиками: =0,72…0,87 - относительный шаг; М=0,85…1,15; 1=12 - угол выхода потока.

15. Коэффициент потерь и степень парциальности принимается аналогично расчетам предыдущих ступеней с учетом влажности в ступени (часть 3).

с=0,04; е=1

16. Потери в сопловой решетке

кДж/кг

17. Действительная скорость на выходе из сопл

18. Строят треугольники скоростей (аналогично ступени скорости), рис.12, откуда определяют скорость на выходе из сопл и ее угол

19. Площадь сечения сопловой решетки у корня

м2

20. Число сопловых лопаток

шт.

Число сопловых лопаток не может быть слишком маленьким (<<70…80 шт.) по условиям веерности последней ступени.

21. Располагаемый теплоперепад рабочей решетки

, кДж/кг

Тогда располагаемый теплоперепад:

22. Теоретическая скорость пара на выходе из рабочей решетки

м/с

23. Действительная скорость пара на выходе из рабочей решетки

24. Эффективный угол выхода из рабочей решетки

Здесь , , м/с - теоретическая скорость выхода из сопловой и рабочей решеток; , - удельный объем пара в соответствующей точке процесса расширения за сопловой и рабочей решеткой.

Подобные документы

• Конденсационная паровая турбина типа К-6-4

  Расчётный режим работы турбины. Частота вращения ротора. Расчет проточной части многоступенчатой паровой турбины с сопловым регулированием. Треугольники скоростей и потери в решётках регулирующей ступени. Определение размеров патрубков отбора пара.
  
  курсовая работа [2,2 M], добавлен 13.01.2016
  

• Термогазодинамический расчет турбины

  Предварительный расчет параметров компрессора и турбины газогенератора. Показатель политропы сжатия в компрессоре. Детальный расчет турбины одновального газогенератора. Эскиз проточной части турбины. Поступенчатый расчет турбины по среднему диаметру.
  
  курсовая работа [1,2 M], добавлен 30.05.2012
  

• Расчет регулирующей ступени турбины

  Краткое описание конденсационной турбины К-50-90 (ВК-50-3) и ее принципиальной тепловой схемы. Тепловой расчет одновенечной регулирующей ступени турбины К-50-90(ВК-50-3). Построение h-S диаграммы всей турбины. Выбор профилей сопловых и рабочих лопаток.
  
  курсовая работа [418,3 K], добавлен 11.09.2011
  

• Расчет электрических нагрузок турбины электростанции

  Оценка расширения пара в проточной части турбины, расчет энтальпий пара в регенеративных отборах и значений теплоперепадов в каждом отсеке паровой турбины. Оценка расхода питательной воды, суммарной расчетной электрической нагрузки, вырабатываемой ею.
  
  задача [103,5 K], добавлен 16.10.2013
  

• Турбина паровая типа К–14–3,5

  Определение размеров патрубков отбора пара из турбины. Число нерегулируемых ступеней давления и распределение теплового перепада между ними. Детальный тепловой расчет двухвенечной ступени скорости. Расчет осевого усилия, действующего на ротор турбины.
  
  курсовая работа [1,6 M], добавлен 13.01.2016
  

• Расчет цилиндра конденсационной турбины

  Проект цилиндра паровой конденсационной турбины турбогенератора, краткое описание конструкции. Тепловой расчет турбины: определение расхода пара; построение процесса расширения. Определение числа ступеней цилиндра; расчет на прочность рабочей лопатки.
  
  курсовая работа [161,6 K], добавлен 01.04.2012
  

• Расчет тепловой схемы и проточной части паровой турбины К-160-130

  Способы определения параметров дренажей. Знакомство с этапами расчета тепловой схемы и проточной части паровой турбины К-160-130. Анализ графика распределения теплоперепада, диаметра и характеристического коэффициента. Особенности силового многоугольника.
  
  дипломная работа [481,0 K], добавлен 26.12.2016
  

• Расчет паровой турбины ТА-12 мощностью 12Мвт

  Особенности паротурбинной установки. Разгрузка ротора турбины от осевых усилий с помощью диска Думмиса, камера которого соединена уравнительными трубопроводами со вторым отбором турбины. Процесс расширения пара. Треугольники скоростей реактивной турбины.
  
  дипломная работа [1,7 M], добавлен 13.08.2016
  

• Тепловой расчет турбины К-500-240

  Изучение конструкции турбины К-500-240 и тепловой расчет турбоустановки электростанции. Выбор числа ступеней цилиндра турбины и разбивка перепадов энтальпии пара по её ступеням. Определение мощности турбины и расчет рабочей лопатки на изгиб и растяжение.
  
  курсовая работа [1,5 M], добавлен 17.10.2014
  

• Расчёт ЦВД турбины Т-100/120–130

  Предварительный расчет турбины. Потери давления в стопорном и регулирующем клапане от пара. Расчет регулирующей ступени. Скорость пара на выходе из рабочей решетки. Степень реактивности для периферийного сечения. Расчетная электрическая мощность.
  
  курсовая работа [125,5 K], добавлен 01.04.2011
  

• Каскад высокого давления приводного газотурбинного двигателя

  Выбор параметров и термогазодинамический расчет двигателя. Формирование "облика" проточной части турбокомпрессора, согласование параметров компрессора и турбины. Газодинамический расчет узлов и профилирование лопатки рабочего колеса первой ступени КВД.
  
  дипломная работа [895,3 K], добавлен 30.06.2011
  

• Расчёт турбины К-2000-300

  Тепловая схема энергоблока, алгоритм расчета регулирующей ступени турбины К-2000-300; Сводная таблица теплового расчета турбины; расход пара на подогреватели. Расчет на прочность; переменные режимы работы турбины, коэффициент потерь энергии в решетке.
  
  курсовая работа [574,5 K], добавлен 13.03.2012
  

• Расчет цилиндра высокого давления турбины К-1100-5,9/50 ЛМЗ

  Технические характеристики и системы регулирования турбины. Расчет расхода пара на нее. Разбивка теплоперепада цилиндра высокого давления по ступеням. Технико-экономические показатели турбоустановки. Прочностной расчет лопаток и диска последней ступени.
  
  курсовая работа [632,9 K], добавлен 01.03.2013
  

• Тепловой расчет паровой турбины ПТ-25/30-8,8 в конденсационном режиме

  Состав комплектующего оборудования турбоустановки. Мощности отсеков турбины. Предварительное построение теплового процесса турбины в h,s-диаграмме и оценка расхода пара. Тепловой расчет системы регенеративного подогрева питательной воды турбоустановки.
  
  курсовая работа [375,7 K], добавлен 11.04.2012
  

• Расчёт паровой турбины К-500-240

  Расчет принципиальной тепловой схемы, построение процесса расширения пара в отсеках турбины. Расчет системы регенеративного подогрева питательной воды. Определение расхода конденсата, работы турбины и насосов. Суммарные потери на лопатку и внутренний КПД.
  
  курсовая работа [1,9 M], добавлен 19.03.2012
  

• Проект первой очереди БГРЭС-2 с использованием турбины К-800-240-5 и котлоагрегата Пп-2650-255

  Техническая характеристика конденсационной турбины К-800-240-5. Подогреватели низкого и высокого давления. Турбина паровая приводная питательного насоса. Состав гидротехнических сооружений и их характеристики. Выбор механизмов системы пылеприготовления.
  
  дипломная работа [2,4 M], добавлен 18.06.2013
  

• Тепловой расчет паровой турбины ПТ-60/75-130/13

  Анализ действительных теплоперепадов и внутренних мощностей отсеков турбины. Сущность тепловой системы регенеративного подогрева питательной воды турбоустановки. Понятие регенеративной и конденсационной установок. Конструкция и принципы работы турбины.
  
  курсовая работа [1,4 M], добавлен 09.09.2014
  

• Тепловой расчёт ЦВД паровой турбины

  Значение тепловых электростанций. Определение расходов пара ступеней турбины, располагаемых теплоперепадов и параметров работы турбины. Расчет регулируемой и нерегулируемой ступеней и их теплоперепадов, действительной электрической мощности турбины.
  
  курсовая работа [515,7 K], добавлен 14.08.2012
  

• Расчет параметров паровой турбины

  Расчет паровой турбины, параметры основных элементов принципиальной схемы паротурбинной установки и предварительное построение теплового процесса расширения пара в турбине в h-s-диаграмме. Экономические показатели паротурбинной установки с регенерацией.
  
  курсовая работа [2,4 M], добавлен 16.07.2013
  

• Тепловой расчет паровых турбин

  Задачи ориентировочного расчета паровой турбины. Определение числа ступеней, их диаметров и распределения тепловых перепадов по ступеням. Вычисление газодинамических характеристик турбины, выбор профиля сопловой лопатки, определение расхода пара.
  
  курсовая работа [840,0 K], добавлен 11.11.2013
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам