Расчет турбины к-50-90

 

Таблица 2.8 – Теплоперепад с учетом коэффициента

Характеристики
	1	2	3	4	5
	0.579	0.596	0.614	0.631	0.649
, м	1.173	1.43	1.687	1.943	2,2
, кДж/кг	50.557	66.515	87.338	109.604	132.993

 

Сумма теплоперепадов всех ступеней, кДж/кг:

 

Сумма теплоперепадов всех ступеней должна равняться известному располагаемому теплоперепаду нерегулируемых ступеней с учетом возврата тепла, кДж/кг:

 

 

Так как равенство  не соблюдается, откорректируем значение теплоперепадов ступеней ЧСД прибавив к каждому теплоперепаду величину невязки, кДж/кг, (см. формулу 2.56):

 

 

Таблица 2.9 – Уточненные теплоперепады

 

	Номер ступени
	1	2	3	4	5
, кДж/кг	65.065	81.022	101.845	124.112	147.5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Детальный расчет проточной  части турбины

 

3.1 Детальный расчет регулирующей  ступени

 

Располагаемый теплоперепад двухвенечной регулирующей ступени принимается из предварительных расчетов проточной части, кДж/кг:

 

 

 

 

 

 

Располагаемые теплоперепады в сопловой решетке, рабочей решетке, кДж/кг:

 

 

 

    Определяем параметры пара за решеткой[2]:

 

 бар;

 

 бар;

 

 м³/кг;

 

 бар;

 

 м³/кг;

 

Теоретическая абсолютная скорость выхода из сопловой решетки, м/с, (см. формулу 2.42):

 

 

Скорость звука  в потоке пара за сопловой решеткой, м/с:

 

,     (3.1)

 

где   – показатель изоэнтропы, для перегретого пара 1,3;

 – давление пара за сопловой решеткой, бар;

 – удельный объем пара за сопловой решеткой, м³/кг.

 

 

Число Маха сопловой решетки:

 

,     (3.2)

 

 

По значениям  числа Маха , углов и выбираем профиль сопловой решетки и для выбранного профиля относительный шаг [1]:

 

С – 90 – 12А

 

Так как число  Маха для сопловой решетки меньше единицы, выходная площадь решетки, м², определяется по следующему выражению:

 

,      (3.3)

где   – расход пара на турбину, кг/с, (см. формулу 2.35);

 – коэффициент расхода сопловой решетки, принимаем 0,97 [1].

 

 

В регулирующих ступенях применяется парциальный  подвод пара, поэтому определяем произведение, м:

 

                                                                                      (3.4)

 

Оптимальная степень  парциальности:

     

                                                                                                       (3.5)

 

Высота сопловых лопаток, м:

 

     (3.6)

 

По прототипу  определяем хорду сопловых лопаток, м, и определяем отношение :

 

;

 

По отношению  уточняем коэффициент расхода сопловой решетки:

 

  (3.7)

 

Коэффициент скорости сопловой решетки:

    (3.8)

 

Действительная  абсолютная скорость выхода из сопел, м/с:

 

    (3.9)

 

Так как число  Маха меньше единицы, то отклонение потока в косом срезе не происходит:

 

 

Шаг сопловых лопаток, м:

 

    (3.10)

 

Число сопловых лопаток (округляем до ближайшего целого):

 

  (3.11)

 

Уточняем шаг  сопловых лопаток, м:

 

   (3.12)

 

Потеря энергии  в сопловой решетке, кДж/кг:

 

  (3.13)

 

Окружная скорость на среднем диаметре ступени, м/с:

 

,      (3.14)

 

где – средний диаметр регулирующей ступени, м, (см. формулу 2.11).

 

Относительная скорость пара на входе в рабочую  решетку первого венца, м/с:

 

   (3.15)

 

Угол входа  в рабочую решетку первого  венца, град:

 

                                                                       (3.16)

 

Теоретическая относительная скорость выхода из рабочей  решетки, м/с:

 

  (3.17)

 

Скорость звука  рабочей решетки, м/с, (см. формулу 3.1):

 

 

Число Маха рабочей  решетки, (см. формулу 3.12):

 

 

Высота рабочих  лопаток, м:

 

,      (3.18)

 

где   – высота сопловых лопаток, м;

 – суммарная перекрыша, м, принимаем 0,003 [1].

 

По прототипу  определяем хорду рабочих лопаток, м, и определяем отношение :

 

;

.

Коэффициент расхода  рабочей решетки:

 

  (3.19)

 

Выходная площадь  рабочей решетки, м²:

 

,      (3.20)

 

где   – удельный объем пара за рабочей решеткой, м³/кг;

 – коэффициент расхода рабочей решетки;

 – теоретическая относительная скорость выхода из рабочей решетки, м/с.

 

 

Угол выхода относительной скорости из рабочей решетки, град:

 

 (3.21)

 

По значениям  числа Маха , углов и выбираем профиль рабочей решетки и для выбранного профиля относительный шаг [1]:

 

Р – 26 – 17А

 

Коэффициент скорости рабочей решетки:

 

  (3.22)

 

Действительная  скорость выхода из рабочей решетки, м/с:

 

   (3.23)

 

Абсолютная скорость выхода из рабочей решетки, м/с:

 

  (3.24)

 

Угол выхода потока из рабочей решетки в абсолютном движении, град:

 

(3.25)

 

Шаг рабочих  лопаток, м:

 

      (3.26)

 

Число рабочих  лопаток (округляем до ближайшего целого):

 

  (3.27)

 

Уточняем шаг  рабочих лопаток, м:

 

   (3.28)

 

Потеря энергии  в рабочей решетке, кДж/кг:

 

 (3.29)

 

 

       Потеря энергии с выходной скоростью, кДж/кг:

 

    (3.33)

 

Располагаемая энергия регулирующей ступени, кДж/кг:

 

 

Относительный лопаточный КПД ступени:

 

                      

                                     (3.34)

 

                         

 

                                                      (3.35)

 

                           

 

Коэффициент потерь от трения боковых поверхностей рабочего колеса в паровой среде:

 

,     (3.36)

 

где K_тр ≈ (0,45–0,8) ∙ 10^–3, принимаем .

 

 

Потери от трения, кДж/кг:

 

    (3.37)

 

Коэффициент потерь от парциального подвода пара:

 

, (3.38)

 

где   ;

.

 

Потери от парциального подвода, кДж/кг:

 

   (3.38)

Коэффициент потерь от протечек через бандажные уплотнения поверх рабочих лопаток:

 

,   (3.39)

 

где  – периферийный диаметр ступени, м.

 

;      (3.40)

 

 – осевой зазор, м, принимаем [1];

 – радиальный зазор, м, принимаем [1];

 – число гребней бандажного  уплотнения, принимаем 2 [1].

 

 

 

Потери от утечек, кДж/кг:

 

   (3.41)

 

Использованный  теплоперепад регулирующей ступени, кДж/кг:

 

 (3.42)

 

 

Внутренний относительный  КПД регулирующей ступени:

 

    (3.43)

 

Внутренняя мощность регулирующей ступени, кВт:

 

  (3.44)

 

По результатам  расчета строим треугольники скоростей  ступени и реальный процесс расширения пара.

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3.1 – Треугольники скоростей сопловой и рабочей решеток

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3.3 – Процесс расширения пара в  регулирующей ступени

 

 

 

 

 

3.2 Расчет первой нерегулируемой  ступени

 

Располагаемый теплоперепад ступени принимается из предварительного расчета ЧВД, кДж/кг, (см. таблицу 2.3):

 

 

Фиктивная скорость для ступени, м/с, (см. формулу 2.9):

 

 

Окружная скорость на среднем диаметре, м/с:

 

,      (3.45)

 

где   – средний диаметр ступени, м, (см. формулу 2.39);

 – число оборотов, об/мин.

 

 

Располагаемые теплоперепады в сопловой и рабочей решетках, кДж/кг:

 

 

 

Определим параметры  пара за решетками [2]:

 

 бар;

 

 м³/кг;

 

 бар;

 

 м³/кг.

 

Теоретическая абсолютная скорость выхода из сопловой решетки, м/с, (см. формулу 2.42):

 

 

Скорость звука  в потоке пара за сопловой решеткой, м/с, (см .формулу 3.1):

 

 

Число Маха сопловой решетки, (см .формулу 3.2):

 

 

По значениям  числа Маха , углов и выбираем профиль сопловой решетки и для выбранного профиля относительный шаг [1]:

 

С – 90 – 12А

 

Так как число  Маха для сопловой решетки меньше единицы, выходная площадь решетки, м², предварительная, определяется по следующему выражению:

 

,      (3.46)

 

где   – расход пара на турбину, кг/с, (см. формулу 2.35);

 – коэффициент расхода сопловой решетки, предварительно принимается 0,97, с последующим уточнением [1];

 – удельный объем пара за сопловой решеткой, м³/кг.

 

 

Степень парциальности ступени, найденная в предварительном расчете равняется:

 

            

 

Высота сопловых лопаток, м, предварительная:

 

                                                                                           (3.47)

 

По прототипу  определяем хорду сопловых лопаток, м, и определяем отношение :

 

;

.

По отношению  уточняем коэффициент расхода сопловой решетки, (см. формулу 3.7):

 

 

 

Коэффициент скорости сопловой решетки, (см. формулу 3.8):

 

 

Действительная  абсолютная скорость выхода из сопел, м/с, (см. формулу 3.9):

 

 

Так как число  Маха меньше единицы, то отклонение потока в косом срезе не происходит:

 

 

Шаг сопловых лопаток, м, (см. формулу 3.10):

 

 

Число сопловых лопаток (округляем до ближайшего целого):

 

,      (3.48)

 

где   – средний диаметр ступени, м, (см. формулу 2.39);

 

 

Уточняем шаг  сопловых лопаток, м:

 

    (3.49)

 

Относительная скорость пара на входе в рабочую  решетку, м/с, (см. формулу 3.15):

 

 

Угол входа  в рабочую решетку, град, (см. формулу 3.16):