Автор работы: Пользователь скрыл имя, 09 Января 2014 в 18:34, курсовая работа
В данном курсовом проекте производится расчет проточной части одноцилиндровой турбины. Основные части курсового проекта включают следующее: предварительное построение процесса расширения турбины и определение расхода пара; выбор типа регулирующей ступени; предварительный расчет нерегулируемых ступеней, в ходе которого определяются размеры лопаток ступеней и их срабатываемые теплоперепады;
Потеря энергии в сопловой решетке, кДж/кг, (см. формулу 3.13):
Теоретическая относительная скорость выхода из рабочей решетки, м/с, (см. формулу 3.17):
Скорость звука рабочей решетки, м/с, (см. формулу 3.1):
Число Маха рабочей решетки, (см. формулу 3.12):
Высота рабочих лопаток, м, (см. формулу 3.18):
По прототипу определяем хорду рабочих лопаток, м, и определяем отношение :
;
.
Коэффициент расхода рабочей решетки, (см. формулу 3.19):
Выходная площадь рабочей решетки, м2, (см. формулу 3.20):
Угол выхода из рабочей решетки, град, (см. формулу 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, (см. формулу 3.22):
Действительная скорость выхода из рабочей решетки, м/с, (см. формулу 3.23):
Абсолютная скорость выхода из ступени, м/с, (см. формулу 3.24):
Угол выхода потока из ступени, град, (см. формулу 3.25):
Шаг рабочих лопаток, м, (см. формулу 3.26):
Число рабочих лопаток (округляем до ближайшего целого), (см. формулу 3.27):
Уточняем шаг рабочих лопаток, м, (см. формулу 3.28):
Потеря энергии в рабочей решетке, кДж/кг, (см. формулу 3.29):
Потеря энергии с выходной скоростью, кДж/кг, (см. формулу 3.33):
Располагаемая энергия ступени, кДж/кг:
, (3.52)
где , принимаем 1.
Относительный лопаточный КПД ступени:
(3.53)
(3.54)
Коэффициент потерь от трения боковых поверхностей рабочего колеса в паровой среде, (см. формулу 3.36):
Потери от трения, кДж/кг, (см. формулу 3.37):
Коэффициент потерь от парциального подвода пара:
Потери от парциального подвода, кДж/кг:
Коэффициент потерь от протечек через диафрагменное уплотнение:
, (3.55)
где – коэффициент расхода уплотнения, принимаем 0,73 [1];
– площадь зазора в
, (3.56)
– диаметр уплотнения, м;
– радиальный зазор в уплотнении, м, принимаем [1];
– число гребней уплотнения, принимаем 5 [1].
Коэффициент потерь от протечек через бандажные уплотнения поверх рабочих лопаток, (см. формулу 3.39):
где – периферийный диаметр ступени, м;
Суммарный коэффициент от протечек:
, (3.57)
Потери от утечек, кДж/кг, (см. формулу 3.41):
Коэффициент потерь от влажности:
Потери от влажности, кДж/кг:
Полезно использованный теплоперепад ступени, кДж/кг:
(3.58)
Внутренний относительный КПД ступени, (см. формулу 3.43):
Внутренняя мощность ступени, кВт, (см. формулу 3.44):
По результатам расчета строим треугольники скоростей ступени и реальный процесс расширения пара.
Рисунок 3.4 – Треугольники скоростей ступени
Рисунок 3.5 – Реальный процесс расширения пара в ступени
3.3 Детальный расчет последних 3 нерегулируемых ступеней
Таблица 3.1 – детальный расчет 3, 4, 5 ступеней ЧНД
Формула |
Номер ступени ЧНД | ||
3 |
4 |
5 | |
Параметры пара перед ступенью |
|
|
|
Располагаемый теплоперепад ступени от параметров торможения, кДж/кг: , где . |
104,725 |
126,0436788 |
151,62571 |
Средний диаметр, м:
|
1,687 |
1,943 |
2,2 |
Окружная скорость на среднем диаметре, м/с:
|
264.914800514 |
305.244996204 |
345.575191895 |
Степень реактивности:
|
0,418 |
0,447 |
0,476 |
Теплоперепад в сопловой решетке, кДж/кг:
|
60.94995 |
69.702154371 |
79.45187204 |
Теплоперепад в рабочей решетке, кДж/кг:
|
43.77505 |
56.341524419 |
72.17383796 |
Параметры за решетками |
|
|
|
Теоретическая абсолютная скорость выхода из сопловой решетки, м/с:
|
349.141661794 |
373.368864183 |
398.627324804 |
Продолжение таблицы 3.1
Формула |
Номер ступени | ||
3 |
4 |
5 | |
Скорость звука в потоке пара за сопловой решеткой, м/с:
|
416.374346488
|
400.274917988 |
373.284065805 |
Число Маха сопловой решетки:
|
0.838528273 |
0.932781065 |
1.067892689 |
Высота рабочих лопаток, м:
|
0.4375 |
0.53325 |
0.629 |
Высота сопловых лопаток, м:
|
0.4245 |
0.51725 |
0.622 |
По прототипу определяем хорду сопловой решетки, м:
|
0.149823529 |
0.21 |
0.2109 |
Коэффициент расхода сопловой решетки: , где |
1.003274145 |
1.016058475 |
1.032494309 |
Выходная площадь сопловой решетки, м2:
|
0.322288167 |
0.586028942 |
1.207578235 |
Угол выхода потока из сопловой решетки, град:
|
8.24 |
10.72 |
16.314 |
Продолжение таблицы 3.1
Формула |
Номер ступени | ||
3 |
4 |
5 | |
По значениям числа Маха , углов и выбираем профиль сопловой решетки [1] |
С-90-09А |
С-90-12Б |
С -90-15Б |
Относительный шаг сопловых лопаток [1]:
|
0.8 |
0,8 |
0.75 |
Коэффициент скорости сопловой решетки:
|
0.976823529 |
0.976796 |
0.9773 |
Действительная абсолютная скорость выхода из сопел, м/с:
|
341.049790338 |
364.705213059 |
389.57848453 |
Шаг сопловых лопаток, м:
|
0.119858824 |
0.168 |
0.158175 |
Число сопловых лопаток:
|
44 |
36 |
44 |
Относительная скорость пара на входе в рабочую решетку, м/с:
|
87.532797682 |
86.146399612 |
113.037527203 |
Угол входа в рабочую решетку, град:
|
33.9 |
51,95 |
75,53 |
Потеря энергии в сопловой решетке, кДж/кг:
|
2.792470255 |
3.197208155 |
3.566174235 |
Теоретическая относительная скорость выхода из рабочей решетки, м/с:
|
308.564564832 |
346.56060221 |
396.390159409 |
Скорость звука рабочей
|
409.927041571 |
391.388021632 |
364.276804691 |
Продолжение таблицы 3.1
Формулы |
Номер ступени | ||
3 |
4 |
5 | |
Число Маха рабочей решетки:
|
0.752730446 |
0.885465531 |
1.088156463 |
Коэффициент расхода рабочей решетки: , где ;
|
0.981579461 |
0.987380002 |
0.987994589 |
Выходная площадь рабочей
|
0.482957496 |
0.93423776 |
2.168563763 |
Угол выхода из рабочей решетки, град:
|
12 |
16,68 |
29,92 |
По значениям числа Маха , углов и выбираем профиль рабочей решетки [1] |
Р-26-17А |
Р-35-25Б |
Р-35-25Б |
Коэффициент скорости рабочей решетки:
|
0.954767 |
0.955185 |
0.95546 |
Действительная скорость выхода из рабочей решетки, м/с:
|
294.607263871 |
331.029488822 |
378.734941709 |
Абсолютная скорость выхода из ступени, м/с:
|
65.518085538 |
95.75093067 |
189.701372241 |
Угол выхода потока из ступени, град:
|
69,21 |
82,89 |
-84,76 |
Шаг рабочих лопаток, м:
|
0.0534 |
0.054175 |
0.043065 |
Число рабочих лопаток: |
99 |
113 |
160 |
Продолжение таблицы 3.1
Формулы |
Номер ступени | ||
3 |
4 |
5 | |
Потеря энергии в рабочей решетке, кДж/кг:
|
4.209325372 |
5.261864267 |
6.842501203 |
Потеря с выходной скоростью, кДж/кг:
|
2.146309766 |
4.584120362 |
17.993305315 |
Располагаемая энергия ступени, кДж/кг: , где ; для 25 ступени |
102.79332121 |
121.917970464 |
151.62571 |
Относительный лопаточный КПД ступени: ;
|
0.929 0.929 |
0.9268 0.9268 |
0.812 0.812 |
Коэффициент потерь от трения боковых поверхностей рабочего колеса в паровой среде: , где |
0.001429985 |
0.001133247 |
0.000766941 |
Потери от трения, кДж/кг:
|
0.146992908 |
0.13816312 |
0.116288043 |
Коэффициент потерь от протечек через диафрагменное уплотнение: , где – коэффициент расхода уплотнения [1]; – число гребней уплотнения [1] |
0.0009117 |
0.000539597 |
0.000238734 |
Продолжение таблицы 3.1
Формулы |
Номер ступени | ||
3 |
4 |
5 | |
Коэффициент потерь от протечек через бандажные уплотнения поверх рабочих колес:
|
0.004076478 |
0.003383361 |
0.001318622 |
Потеря от утечек, кДж/кг:
|
0.512751379 |
0.478279104 |
0.236135268 |
Коэффициент потерь от влажности: , где – степень влажности перед ступенью; – степень влажности за ступенью |
0.040787406 |
0.074762142 |
0.106872777 |
Потери от влажности, кДж/кг:
|
4.192672926 |
9.11484862 |
16.204660692 |
Полезно использованный теплоперепад ступени, кДж/кг:
|
90.724477393 |
103.269195162 |
106.666645243 |
Внутренний относительный КПД:
|
0.88 |
0.84 |
0.703 |
Внутренняя мощность ступени, кВт:
|
2925.410773553 |
3329.915198014 |
3439.465975876 |
Рисунок 3.6 – Реальный процесс расширения пара в последних трех ступенях ЧНД
Рисунок 3.7 – треугольники скоростей 3 ступени
Рисунок 3.8 – треугольники скоростей 4 ступени
Рисунок 3.9 – треугольники скоростей 5 ступени
4 Расчет закрутки последней ступени
В любой ступени параметры потока изменяются вдоль радиуса. При профилировании лопатки приходится учитывать эти изменения и закручивать лопатки, изменяя их профиль по высоте. Среди различных законов закрутки выбираем закон постоянства угла выхода потока из сопловой решетки . При его использовании закрутки подвергаются только рабочие лопатки, а сопловые выполняются с постоянным по высоте профилем.
Расчет будем производить по элементарным участкам. Проточную часть ступени, предварительно рассчитанную по параметрам на среднем диаметре, разбиваем по высоте на три участка, каждый из которых будем рассчитывать как ступень с короткими лопатками, результаты расчета сводим в таблицу 4.1.