2.3. Построение треугольников скоростей.
По известным значениям С1 и х определим окружную скорость по формуле:
, (2.4)
м/с.
Подсчитываем диаметр ступени по формуле:
,
(2.5)
Строим треугольник скоростей (рисунок 2.4). Из точки О под углом 1=180 к вертикали проводиться вектор скорости С1.
Строим вектор скорости U. Замыкающая сторона входного треугольника определит величину угла 1 = 22,80 и относительной скорости при входе на лопатки 1, которая равна 1 = 504,69 м/с.
Угол 2 = 1 –(2 – 40) , тогда 2 = 19,80; угол 2=41,3
Определяем коэффициент скорости на лопатках по графику
(рисунок 2.3)
Рисунок 2.3 – График
зависимости
.
Подсчитываем относительную скорость пара при выходе из рабочего колеса по формуле:
,
(2.6)
м/с.
Строим выходной треугольник скоростей и определяем абсолютную скорость пара С2 при выходе из рабочего колеса. С2 = 213,8603 м/с.
Рисунок 2.4 – Треугольники скоростей пара
2.4. Определение КПД на окружности колеса по треугольникам скоростей.
КПД на окружности колеса вычисляется по формуле:
, (2.7)
где У = С1.соs 1+C2.cos 2 определяется по треугольникам скоростей.
У = 735,05. соs 18+ 213,86.cos 41,3 = 859,74
.
2.5. Вычисление составных частей теплового баланса и соответствующего КПД турбины
Подсчитываем потери в сопле по формуле:
, (2.8)
кДж/кг.
Потери на лопатках:
,
(2.9)
кДж/кг.
Определяем потери с выходной скоростью:
, (2.10)
кДж/кг.
2.6 Определение КПД на окружности колеса по балансу потерь.
Вычисляем КПД на окружности колеса по потерям по формуле:
, (2.11)
.
Расхождение в значениях КПД, подсчитанных по треугольникам скоростей и по потерям, не превышает 2%:
.
Рисунок 2.5. – Тепловой процесс адиабатного расширения пара в сопле
2.7. Расчет проточной части.
Для перегретого пара ( = 1,3) критическое отношение давлений кр = 0,546.
Так как
,
то необходимо применить расширяющиеся
сопла Лаваля.
Площадь минимального сечения сопел определим по формуле:
, (2.12)
где Мсек – секундный расход пара через турбину;
Р1,V1 – соответственно давление (Н/м2), и удельный объем (м2/кг), пара перед соплами.
Удельный объем V1 определяется по h,S диаграмме (точка 1 на
рисунке 2.5).
Секундный расход пара через турбину можно определить по формуле:
.
(2.13)
Для определения Мсек необходимо предварительно задаться значением относительного эффективного КПД турбины ое.
,
(2.14)
где oi – внутренний относительный индикаторный КПД.
Значение oi отличается от КПД по окружности колеса u с учетом потерь на трение и вентиляцию, утечек и влажности пара, которые в сумме для рассматриваемого типа и параметров турбин составляют 6 – 10%. Полагая различие в u и oi равным 0,92, получим выражение для оценки ое:
,
(2.15)
.
И тогда окончательно секундный расход пара через турбину находим по формуле:
,
(2.16)
кг/с.
Площадь минимального сечения:
Площадь выходного сечения в плоскости, перпендикулярной направлению потока, находим по формуле:
, (2.17)
где V3 – удельный объем пара при выходе из сопел (точка 3 на рисунке 2.5).
V3 = 0,00965 м3/кг.
Минимальная высота сопла принимается равной 8 – 12 мм. Если отдельное сопло в сечении АА (рисунок 2.5) имеет ширину b = lс = 0,0085м (lc – высота сопла), то площадь выходного сечения каждого сопла определяем по формуле:
, (2.18)
Число сопел определяем по формуле:
, (2.19)
Требуется уточнить ранее принятый размер b с округлением z до целого.
Шаг сопел находим по формуле:
, (2.20)
где S = 0,005 м.
Вычисляем значение коэффициента стеснения по формуле:
, (2.21)
.
После окончательного уточнения числа сопел z, шага tc и ширины b вычисляем ширину сопла в минимальном сечении по формуле:
, (2.22)
Для расширяющейся части сопла размер а определяем по формуле:
, (2.23)
где – угол, принимается равным 90.
Степень парциальности ступени определяем по формуле:
, (2.24)
.
Высота лопатки рабочего колеса при входе:
,
(2.25)
.
Выходная высота лопатки рабочего колеса определяется по формуле:
, (2.26)
где удельный объем V5 =1,4158 определяется по рисунку 2.4; л = 0,9.
принимаем r = 10мм; r1 = 5мм (рисунок 2.6(б)).
Ширина лопатки находится по формуле:
,
(2.27)
где
.
Шаг лопаток в свету находим по формуле:
, (2.28)
Шаг лопаток определяем по формуле:
,
(2.29)
Число лопаток рабочего колеса находим по формуле:
,
(2.30)
