kursovik (709001), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Упо = Но-Но/Но = 1390-590/1390 = 0,58
Но = hо-hпо(t) = 3510-2920 = 590
Уто = Но-Но-Но/Но = 1390-590-422/1390 = 0,272
Но = hпо(t)-hто(t) = 422
G = 25000/1390 * 0,79 + (0,58*15+0,272*15)=35,55 кг/сек
2. Определяем уточнённый расход пара на турбину.
2.1 Задаёмся теплоперепадом регулиющей ступени.
Но = 100 КДж/кг
h2t = h0-H0 = 3510-100 = 3410 КДж/кг
Р2 = 6300 V0 = 0.043
2.2 Определяем внутренний относительный КПД ступени.
Noj = 0.83-0.2/Gо* Ро/Vо
Noj = 0.83-0.2/35,55*8,550/0.043 = 0.75
2.3 Определяем действительный теплоперепад регулирующей ступени. КДж/кг
Нj = Ho*oj = 100*0.75 = 75 КДж/кг
2.4 Ищем точку начала процесса в нерегулирующих ступенях.
h2 = hо = hо-Hj = 3510-75 = 3435
3 Расчёт первого отсека.
3.1 Определяем распологаемый теплоперепад 1 отсека. КДж/кг
Но = hо-hkt = 3435-2940 = 495 КДж/кг
3.2 Определяем oj , %
=Р2/Рпо = 6300/1100 = 5,73
Gо*Vо = 35,55*0.056 = 1,991
oj = 89%
3.3 Определяем дейсивительный теплоперепад 1 отсека. КДж/кг
Нj = Hо*oj = 495*0.89 = 440,55 КДж/Кг
Строим действительный процесс расширения пара 1 отсека.
Hk = hо-Hj = 3435-440,55 = 2994,45
4 Расчёт 2 отсека.
hпо = 0.9 Pпо = Рпо*0,9 = 1100*0,9 = 990
4.2 hо = 2994,45 V0 = 0.25
4.3 Определяем распологаемый теплоперепад 2 отсека. КДж/кг
Но = hо-hkt = 2994,45-2565 = 429,45 КДж/кг
4.4 Определяем noj отсека по формуле . %
oj = oj-Kу-вс- noj вл
(Gо*Vо) = (Gо-Gпо)*Vо = (35,55-15)*0,25 = 5,14
= Рпо/Рто = 990/110 = 9 oj = 91%
у2t = у2t*Hо/Hо = 5*160/429,45 = 1,86
у2t = (1-x2t)* 100% = (1-0.95)*100% = 5
Hо = h-hkt = 2725-2565 = 160
Pср = Рпо+Ро/2 = 990+110/2 = 550
Noj = 0.8 Ку = 0,99%
Noj = 91*0.99-0,8 = 89,29%
4.5 Определяем действительный теплоперепад 2 отсека. КДж/кг
Hj = Hо*oj = 429,45*0,89 = 382,21
-
hk = hо-Hj = 3041-410 = 2611,24
5 Расчёт 3 отсека
то = 0,7 Рто = 0,7*110 = 77
5.2 hо = hk = 2611,24 V0 = 2,3
5.3 Определяем распологаемый теплоперепад 3 отсека. КДж/кг
Но = hо-hkt = 2611,24-2260 = 351,24
5.4 Определяем noj отсека по формуле. %
noj = noj*Kу-вс-noj вл
(Gо-Vо) = (Gо-Gпо-Gто)*V0 = (35,55-15-15)*2,3 = 12,77
= Рто/Р2z = 77/6,6 = 11,67 = 92,4% Ky = 0,998
вс = hвс/Но*100% =11/351,24*100 = 3,13
у2t = у2t = (1-x2t)*100 = (1-0.872)*100 = 12.8
Рср = Рто+Р2z/2 = 77+6,6/2 = 41,8 =0,041 МПа
oj = 7%
oj = 92,4*0,988-3,13-7 = 81,16%
5.5Определяем действительный теплоперепад 3 отсека. КДж/кг
Hj = Hо*oj = 351,24*0,812 = 285,21
5.6 hk = hо-Hj = 2611,24-285,21 = 2326,03
6 Действительный теплоперепад турбины. КДж/кг
Hj = hо-hk = 3510-2326,03 = 1183,97 КДж/кг
7 Уточняем расход пара на турбину. Кг/сек
G = Nэ/Hj*м*г+Упо*Gпо+Уто*Gто = 25000/1183,97*0,98*0,96+0,58*15+0,272*15 = 35,22 кг/сек
Расчёт регулирующей ступени.
8 Определение среднего диаметра ступени.
8.1 Но = 100КДж/кг
8.2 Фиктивная изоэнтропийная скорость Сф. м/с
Сф = 2000*Но = 2000*100 = 447 м/с
8.3 Определяем оптимальное отношение скоростей.
Хф = 0,385
8.4 Окружная скорость вращения рабочих лопаток. м/с
И = Хф-Сф = 447*0,385 = 172,18
8.5 Средний диаметр ступени. м
d = И/П*п = 172,18/3,14*50с = 1,09 м
9 Расчёт сопловой решётки
9.1 Распологаемый теплоперепад сопловой решётки. КДж/кг
Нос = Но*(1-р) = 100*(1-0,1) = 90
9.2 Абсолютная теоретическая скорость потока на выходе из сопловой решётки при изоэнтропийном расширении пара. м/с
С1t = 2000*90 = 427 м/с
9.3 Число Маха для теоретического процесса расширения пара.
М1t = C1t/A1t = 435/675,4 = 0,64
A1t = k*P1*V1t *10 = 1,3*6,5*0,053 *103 = 669,22
Расчёт суживающихся сопл при докритическом истечении пара.
9.4 Сечение для выхода пара из сопловой решётки.
F1 = G*V1t/m1*G1t = 35,22*0,053/0,91*427,26 = 0,0048
9.5 Произведение степени парциальности ступени на высоту сопловой решётки. м
el1 = F1/П*d*sin 1 = 0,0048/3,14*1,09*sin11 = 0,00816м
9.6 Оптимальная степень парциальности.
е = 0,5*еl1 = 0,5*0,816 = 0,45166
9.7 Высота сопловой решётки. см
l1 = el1/e = 0,816/0,45166 = 1,80666
9.8 Потеря энергии в соплах. КДж/кг
hc = (1-)*Hoc = (1-0,97)*90 = 2,7
9.9 Тип профиля сопловой решётки.
С-90-12А
9.10 По характеристике выбранной сопловой решётки принимаются:
tопт = 0,8 в1 = 62,5 мм
9.11 Шаг решётки. мм
t = в1*tопт = 62,5*0,8 = 50
9.12 Число каналов сопловой решётки. Шт.
Zc = П*d*e/t = 3,14*1,09*0,45166/0,05 = 31 шт
9.13 Уточняем шаг в сопловой решётки. мм
t = П*d*e/Zc = 3,14*1090*0,45166/31 = 49,87мм
10 Расчёт рабочей решётки.
10.1 Распологаемый теплоперепад рабочей решётки. КДж/кг
Нор = *Но = 0,1*100 = 10
10.2 Абсолютная скорость входа пара на рабочие лопатки. м/с
С1 = 0,97*427,26 = 414,44
10.3 Строим входной треугольник скоростей.
W1 = 250 1 =20,5C2 =120 2 = 42
10.5 Высота рабочей лопатки, принимается из условия:
l2 = l1+1+2 = 18,07+1+2 = 21,07мм
10.6 Теоретическая относительная скорость пара на выходе из рабочей решётки.
W2t = 2000*Hop+W1 = 2000*10+2502 = 287,23 м/с
10.7 Действительная относительная скорость пара на выходе из рабочей решётки.
W2 = W2t* = 287,23*0,86 = 247,02м/с
10.8 Относительный угол входа потока пара на рабочую решётку.
2 = 1-(2-5) = 20,5-3 = 17,5
10.9 Строим входной треугольник скоростей.
10.11 Потеря энергии в рабочей решётке. КДж/кг
hp = (1-)-W2t/2000 = (1-0,862 )*287,232 * 2000 = 10,74
10.12 Потеря энергии с выходной скоростью
hвс = С2/2000 =1202 /2000 = 7,2
10.13 Число Маха.
М2t = W2t/k*P2*V2t*10 = 287,23/1,3*6,3*0,052*103= 0,44
10.14 Выбираем профиль рабочей решётки.
Р-26-17А
tопт = 0,7 в2 = 25,72 В = 25 W = 0,225
10.16 Шаг решётки.
t = в2*tопт = 25,72*0,7 = 18,004
10.17 Число каналов рабочей решётки.
Zp = *d/t = 3,14*1090/18,004 = 190
10.18 Уточняем шаг в рабочей решётке.
t = *d/Zp = 3,14*1090*10 3 = 18,014
11 Изгибающее напряжение в рабочей лопатке. МПа
изг = Ru*l2/2*Zp*e*W = 16544,95*0,021/2*190*0,45*0,225 = 9,01 МПа
Ru = G*(W1*cos1+W2*cos2) =35,55*(250*cos20,5+247,02*cos17,5) = 16544,95 Н
12 Относительный лопаточный КПД ступени.
а) по потерям в ступени:
ол = Но-(hc+hp+hвс)/Но = 100-(2,7+10,74+7,2)/100 = 0,79
б) по проекциям скоростей:
ол = И*(C1*cos1+C2*cos2)/Ho*10 = 172,18*(414,4*cos11+120*cos42)/100*10 3 = 0,85
13 Относительный внутренний КПД ступени.
oj = ол-тр-парц
тр = Ктр*d/F1*(И/Сф) = 0,6*10*1,09/0,0048*(172,18/447) = 0,0085
парц = 0,065/sin1*1-е-0,5-екож/е*(И/Сф)+0,25*В*l2/F1(И/Сф)*ол*n
пар = 0,065/sin11*1-0,45-0,5*0,49/0,45*(172,18/447)+0,25*25*0,26/0,0048*(172,18/447,21)*0,82*4 = 0,048
oj = 0,82-0,0085-0,048 = 0,76
14 Полезно используемый теплоперепад в регулирующей ступени. КДж/кг
Hj = Ho*oj = 100*0,76 = 76
15 Внутренняя мощность ступени. КВт
Nj = G*Hj = 35,22*76 = 2676,72
Расчёт нерегулируемых ступеней части высокого давления.
16 Давление пара перед отсеком.
Ро = Р2 = 6300
Р2 = 1100
17 Диаметр первой нерегулируемой ступени.
d = d-d = 1,09-0,25= 0,84
18 Оптимальное отношение скоростей.
Хф = И/Сф = 0,4897
19 Распологаемый теплоперепад первой нерегулируемой ступени. КДж/кг
ho = 12,325*(d/Xф) = 12,325*(0,84/0,489) = 36,26
20 Теплоперепад в сопловой решётке. КДж/кг
hoc = (1-) *ho = (1-0,1)*36,26 = 32,63
21 Высота сопловой решётки. м
l1 = G*V1/*d*e**C1t*sin1
l1 = 35,22*0,059/3,14*0,84*1*0,98*255,45*sin12 = 0,015
С1t = 44,72*32,63 = 255,45
22 Высота рабочей решётки первой ступени.
l2 = l1+1+2 = 15+1+2 = 18 мм
23 Корневой диаметр ступени.
dk = d-l2 = 0,84-0,018 = 0,822
24 Распологаемый теплоперепад по статическим параметрам пара перед ступенью принимаем одинаковый для всех ступеней, кроме первой.
ho = ho*ko = 36,26*0,95 = 34,45
25 Коэффициент возврата тепла.
= Кt*(1-oj)*Ho*Z-1/Z = 4,8*10*(1-0,89)*495*14,37-1/14,37 = 0,0242
Z = Ho/ho = 495/34,45 = 14,36865
26 Число ступеней отсека. шт.
Z = (1+)*Ho/(ho)ср = (1+0,0224)*463/39,59 = 11,9
(ho)ср = ho+(Z-1)*ho/Z = 36,26+(14-1)*34,45/14 = 34,58 кДж/кг
27 Невязка Ho, КДж/кг, должна быть распределена между всеми ступенями первого отсека.
Ho = (1+)*Ho-ho = (1+0,0242)*495-518,56 = -11,581
ho = ho+ho*(Z-1) = 36,26+34,45*(15-1) = 518,56
28 Поправка к теплоперепаду для каждой ступени (кроме первой).
29 Скорректированный теплоперепад ступени.
ho = hoho = 34,45-0,769 = 33,681
| № | Наименование величины | Обозна- чение | Размер- Ность | Формула | № | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |||||
| 1 | Скорректированный распологаемый теплоперепад ступени. | ho | КДж/кг | Для первой ступени (п.19) следующие (п.29) | 36,26 | 33,681 | 33,681 | 33,681 | 33,681 |
| 2 | Удельный объём пара из рабочей решётки. | V2 | м/кг | Из hs – диаг- раммы | 0,06 | 0,064 | 0,07 | 0,078 | 0,085 |
| 3 | Произведения высоты рабочей решётки на диаметр ступени. | l2*d | м | l2*d*V2/V2 | 0,015 | 0,016 | 0,0176 | 0,0197 | 0,021 |
| 4 | Высота рабочей решётки. | l2 | м | 0,0179 | 0,019 | 0,021 | 0,023 | 0,0248 | |
| 5 | Высота сопловой Решётки. | l1 | м | l2-(1+2) | 0,0149 | 0,016 | 0,018 | 0,02 | 0,0218 |
| 6 | Диаметр ступени. | d | м | dk+l2 | 0,84 | 0,841 | 0,843 | 0,845 | 0,847 |
Подробный расчёт первых пяти нерегулируемых ступеней (с построением треугольников скоростей)
| № | Наименование величины | Обозна- чение | Размер- ность | Формула | № | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |||||
| 1 | Расход пара | G | Кг/с | Из расчёта (п.7) | 35,22 | 35,22 | 35,22 | 35,22 | 35,22 |
| 2 | Теплоперепад ступени по стати- ческим параметрам. | ho | КДж/кг | Из расчёта (п.30.1) | 36,26 | 33,681 | 33,681 | 33,681 | 33,681 |
| 3 | Давление за ступенью. | Р2 | МПа | Из hs- диаграммы | 5,8 | 5,1 | 4,7 | 4,2 | 3,75 |
| 4 | Условная скорость истечения пара из сопл. | Сф | м/с | 44,72ho | 269,29 | 259,53 | 259,53 | 259,53 | 259,53 |
| 5 | Средний диаметр ступени. | d | м | Из расчёта (п.30.6) | 0,84 | 0,841 | 0,843 | 0,845 | 0,847 |
| 6 | Окружная скорость на среднем диаметре | И | м/с | *d*n n = 50 c | 131,88 | 132,02 | 132,35 | 132,67 | 132,98 |
| 7 | Оптимальное отношение скоростей | Хф | И/Сф | 0,49 | 0,51 | 0,51 | 0,511 | 0,512 | |
| 8 | Степень реакции. | | Из расчёта (п.18) | 0,1 | 0,1 | 0,11 | 0,12 | 0,13 | |
| 9 | Распологаемый теплоперепад сопло- вой решётки. | hoc | КДж/кг | (1-)*ho | 32,63 | 30,31 | 29,98 | 29,64 | 29,3 |
| 10 | Теоретический удельный объём пара за сопловой решёт- кой | V1t | м/кг | Из hs- диаграммы | 0,059 | 0,63 | 0,069 | 0,075 | 0,081 |
| 11 | Давление за сопловой решёткой. | Р1 | МПа | Из hs- диаграммы | 5,9 | 5,2 | 4,85 | 4,3 | 3,8 |
| 12 | Абсолютная теоре- тическая скорость выхода пара из соп- ловой решётки. | С1t | м/с | 44,72hoc | 255,45 | 246,2 | 244,86 | 243,47 | 242,07 |
| 13 | Скорость звука на выходе из сопловой решётки. | а1t | м/с | 1000*к*Р1 *V1t к = 1,3 | 666,98 | 652,6 | 645,84 | 647,5 | 632,57 |
| 14 | Число Маха | М1t | C1t/a1t | 0,38 | 0,377 | 0,379 | 0,376 | 0,383 | |
| 15 | Коэффициент расхода сопловой решётки | 1 | м | По рисунку | 0,942 | 0,942 | 0,942 | 0,943 | 0,944 |
| 16 | Выходная площадь сопловой решётки | F1 | м | 0,0086 | 0,0096 | 0,011 | 0,012 | 0,0125 | |
| 17 | Средний угол выхода пара из сопловой решётки | 1 | 12 | 13 | 13 | 14 | 14 | ||
| 18 | Профиль сопловой решётки | С90-12А | С90-12А | С90-12А | С90-12А | С90-12А | |||
| 19 | Хорда профиля | в1 | мм | Из альбома профилей | 62,5 | 62,5 | 62,5 | 62,5 | 62,5 |
| 20 | Ширина профиля | В1 | мм | Из альбома профилей | 34 | 34 | 34 | 34 | 34 |
| 21 | Относительный шаг сопловой решётки | tопт | мм | Из альбома профилей | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 0,8 |
| 22 | Шаг сопловой решётки | t1 | мм | в1*tопт | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 |
| 23 | Количество сопл | Z1 | шт | *d/t1 | 53 | 53 | 53 | 53 | 53 |
| 24 | Высота сопловой решётки | l1 | м | Из расчёта (п.30.5) | 0,0149 | 0,016 | 0,018 | 0,02 | 0,0218 |
| 25 | Коэффициент скорости сопловой решётки | | 0,95 | 0,95 | 0,952 | 0,96 | 0,96 | ||
| 26 | Абсолютная скорость выхода пара из сопловой решётки | С1 | м/с | *С1t | 242,68 | 233,89 | 233,11 | 233,73 | 232,39 |
| 27 | Построение входного треугольника скоро- стей | ||||||||
| 28 | Угол направления относительной скоро- сти W1 | 1 | Из треуголь ника скоро- стей | 27 | 28 | 30 | 31 | 32 | |
| 29 | Относительная скорость выхода пара из соп. решётки | W1 | м/с | Из треуголь ника скоро- стей | 120 | 110 | 110 | 110 | 110 |
| 30 | Потеря энергии в сопловой решётке | hc | КДж/кг | (1-)*hoc | 3,18 | 2,96 | 2,81 | 2,32 | 2,3 |
| 31 | Распологаемый теплоперепад рабочей решётки | hop | КДж/кг | *ho | 3,6 | 3,37 | 3,7 | 4,04 | 4,38 |
| 32 | Теоретическая относительная ско- рость пара на выходе из рабочей решётки | W2t | м/с | 44,7hop+ +W1/2000 | 146,96 | 137,25 | 139,64 | 142,05 | 144,43 |
| 33 | Теоретический удельный объём пара за рабочей решёткой | V2t | м/с | Из hs- диаграммы | 0,063 | 0,065 | 0,072 | 0,078 | 0,085 |
| 34 | Скорость звука на выходе из рабочей решётки | 2t | 689,2 | 656,5 | 663,26 | 652,59 | 643,72 | ||
| 35 | Число Маха | M2t | W2t/2t | 0,213 | 0,209 | 0,211 | 0,218 | 0,224 | |
| 36 | Эффективный угол выхода пара с рабочей решётки | 2 | град. | 2=1-5 | 24 | 25 | 27 | 28 | 29 |
| 37 | Коэффициент рас- хода рабочей решёт- ки | 2 | Рис.3. | 0,942 | 0,942 | 0,942 | 0,943 | 0,944 | |
| 38 | Выходная площадь рабочей решётки | F2 | М2 | G*V2t/2* *W2t | 0,016 | 0,018 | 0,019 | 0,021 | 0,022 |
| 39 | Высота рабочей ре- шётки | L2 | м | П.30.4 | 0,0179 | 0,019 | 0,021 | 0,023 | 0,0248 |
| 40 | Профиль рабочей решётки | Табл. 3 | Р-35-25А | Р-35-25А | Р-35-25А | Р-46-29А | Р-46-29А | ||
| 41 | Хорда профиля | в2 | мм | Табл. 3 | 25,47 | 25,47 | 25,47 | 25,6 | 25,6 |
| 42 | Ширина профиля | B2 | мм | Табл. 3 | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 |
| 43 | Относительный шаг рабочей решётки | tопт | Табл. 3 | 0,6 | 0,6 | 0,6 | 0,5 | 0,5 | |
| 44 | Шаг рабочей решётки | t2 | мм | b2* tопт | 15,28 | 15,28 | 15,28 | 12,8 | 12,8 |
| 45 | Коэффициент скорос- ти рабочей решётки | | =0,96- -0,014*b2/e2 | 0,94 | 0,94 | 0,94 | 0,94 | 0,95 | |
| 46 | Относительная ско- рость пара на выходе из рабочей решётки | w2 | м/с | w2=/w2t | 138,14 | 129,015 | 131,26 | 133,53 | 137,21 |
| 47 | Построение выход- ного треугольника скоростей | ||||||||
| 48 | Количество рабочих лопаток | Z2 | Шт. | *d/t2 | 173 | 173 | 173 | 207 | 208 |
| 49 | Угол выхода потока пара из рабочей решётки | 2 | Град. | Из тр-ка Скоростей | 96 | 110 | 109 | 104 | 106 |
| 50 | Абсолютная скорость пара на выходе из рабочей решётки | С2 | м/с | Из тр-ка | 50 | 50 | 60 | 60 | 65 |
| 51 | Окружное усилие, действующее на ра- бочие лопатки | Ru | Н | G*(w1*cos1+ +w2*cos2) | 8210,4 9 | 7538,9 4 | 7474,0 4 | 7473,3 3 | 7512,4 3 |
| 52 | Изгибающее напря- жение на рабочих ло- патках | изг. | МПа | Ru*l2/2*Z2* *e *Wмин | 2,5 | 2,5 | 2,7 | 3,7 | 3,9 |
| 53 | Потери энергии в рабочей решётке | hр | кДж/кг | (1-2)*w2t/ /2000 | 1,26 | 1,09 | 1,13 | 1,17 | 1,02 |
| 54 | Потеря энергии с вы- ходной скоростью | hвс | кДж/кг | С2/2000 | 1,25 | 1,25 | 1,8 | 1,8 | 2,1 |
| 55 | Относительный лопа- точный КПД | ол | 0,84 | 0,84 | 0,83 | 0,84 | 0,84 | ||
| 56 | Относительное зна- чение потери на трение | тр | Ктр*d2/F1 Где ктр=0,6 *10-3 | ||||||
| 57 | Относительное зна- чение утечки через диафрагменное уплотнение | у1 | 0,002-0,004 | 0,002 | 0,0025 | 0,003 | 0,0035 | 0,004 | |
| 58 | Относительное зна- чение потери от перетекания пара через периферийный зазор над лопатками | у2 | 0,02-0,06 | 0,02 | 0,03 | 0,04 | 0,05 | 0,06 | |
| 59 | Внутренний относи- тельный КПД ступени | 0i | -у1-у2- -тр | 0,81 | 0,8 | 0,78 | 0,78 | 0,77 | |
| 60 | Внутренняя мощнос- ть ступени | Ni | кВт | G*h0*0i | 1034,4 | 948,89 | 925,27 | 925,27 | 913,41 |
Работа турбины при переменном пропуске пара
Наиболее напряжёнными деталями турбины являются рабочие лопатки, особенно лопатки регулирующих ступеней, ступеней, примыкающих к камерам отборов, последних ступеней. Поэтому в первую очередь необходимо знать, как изменяется напряжённость рабочих лопаток при изменении режима. Вторым узким местом в турбине является её упорный подшипник, надёжность работы которого при нормальной эксплуатации определяется осевыми усилиями, приложенными к ротору. При отдельных режимах слабыми могут оказаться и другие детали турбоустановки, например, диафрагмы, валопровод, подшипники, паропровод.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
