5 Тепловий розрахунок не регулюючих східців

5.1 Розрахунок першого східця.

Визначення діаметра першого східця.

Числове значення діаметра першого східця d₁ отримують методом наближення. В таблицю розрахунків занотовують тільки останній вибраний варіант розрахунків.

- задаються декількома значеннями діаметру d₁ і для кожного значення проводять наступні розрахунки;

- розраховують окружну швидкість лопаток U

, м/с;

де ,об/хв - частота обертання,

- розраховують дійсну швидкість пари на виході із сопел С₁

, м/с ,

де , вибирається в межах 0,42 - 0,48;

- визначають наявний теплоперепад для першого східця Н₀₁

, кДж/кг ,

де - вибирається згідно п. 3.3.;

- розраховують втрати в соплах

кДж/кг

- розраховують суму втрат в регулюючому східці

- визначають із діаграми i, s питомий об'єм пари (м³/кг) на виході із сопла. Послідовність визначення наступна:

береться за основу схематичне зображення процесу розширення пари в регулюючому східці в координатах h, S - діаграми (рисунок 8) , переноситься на діаграму (рисунок 11). Із точки А_о’ вертикально вниз відкладається відрізок, рівний наявному теплоперепадові на регулюючий східець H₀^pc (п.3.1). Нижній кінець відрізку позначається .

Із крапки вгору відкладають відрізок, рівний сумі втрат в регулюючому східці і отримують крапку f. З допомогою лекала через крапку

проводять ізобару Р₁ , яка відповідає тиску регулюючого східця. Із крапки f проводять горизонтальну лінію до перетину з ізобарою Р₁, отримують крапку f₁. (Ця крапка не обов'язково попадає на лінію А_о’ В). Із крапки f₁ вниз відкладається відрізок, рівний наявному теплоперепаду для першого східця Н₀₁ який закінчується крапкою . Через крапку проводиться ізобара тиску за першим східцем Р₁’. Від крапки вверх відміряється ордината, рівна втратам в соплах h_c і через її верхній кінець - горизонтальна лінія до перетину з ізобарою Р₁’. Крапці відповідає питомий об'єм пари (м³/кг), який знімають з діаграми.

Рисунок 11 - Схематичне зображення процесу розширення пари в турбіні з додатковими побудовами для розрахунку не регулюючих ступенів

- розраховують числове значення діаметра першого східця d₁

, м ,

де - секундні витрати пари, кг/с;

- коефіцієнт витрат в соплових решітках, 0,95 - 0,99;

- висота сопла, м, (більше 0,01м);

- ступінь парціальності, > 0,2 (бажано = 1);

- кут нахилу сопел, 11 - 16 град.

Якщо отримане значення співпадає з заданим, розрахунок діаметру завершують, якщо - ні, повторюють розрахунки до спів падання.

5.2 Визначення діаметра останнього східця . Розраховують по формулі:

, м ,

де - секундні витрати пари, кг/с ;

- питомий об'єм пари (м³/кг) на виході із останнього східця турбіни, для крапки В , рисунок 11;

- співвідношення середнього діаметру останнього східця до довжини робочих лопаток, вибирається рівним 10;

- коефіцієнт витрат в решітках, 0,95 - 0,99;

- вибирається в межах 0,01 - 0,02;

- теплоперепад на турбіні, п. 1.3.

5.3 Визначення числа не регулюючих східців.

Для визначення числа не регулюючих східців будують допоміжну діаграму (рисунок 12) на базі довільного відрізку "а". На кінцях відрізку в зручному масштабі відкладають перпендикуляри до нього довжиною d₁ та d_z . Кінці перпендикулярів з'єднують плавною лекальною лінією, яка відтворює зріст діаметрів східців турбіни. Спочатку лінія зростає повільно, далі - більш інтенсивно. При визначенні кількості східців треба пам'ятати, що чим їх більше, тим більш економічна робота турбіни, але тим складніше конструкція турбіни і тим вона дорожче. З практичної точки зору доцільно наближатись в курсовому проектуванні до кількості ступенів турбіни - аналогу.

Відрізок "а" ділять на m довільних частин. В крапках поділу ставлять перпендикуляри до перетину з кривою діаметрів, при цьому отримують (m + 1) умовних діаметра, для яких визначають значення наявних теплоперепадів (H₀¹, H₀² …. H₀^m, H₀^m+1) із формули

, кДж/кг для n = 3000 об/хв.

Відкладають в будь-якому зручному масштабі значення розрахованих теплоперепадів на лініях відповідних діаметрів і отримують графік теплоперепадів Н₀ (рисунок 12).

- Розраховують середнє значення теплоперепадів на діаграмі.

- , кДж/кг

- Визначають число не регулюючих східців з формули

- , шт. ,

де - коефіцієнт повертання тепла ( 1,03 - 1,08, менші значення - для турбін з малою кількістю східців, більші - для турбін з великою кількістю східців).

- наявний теплоперепад на не регулюючих східцях, який береться із процесу розширення пари в діаграмі h, S (рисунок 11), як різниця ординат крапок f та А_2t".

Отримане значення z с кругляють до найближчого цілого числа, відрізок "а" ділять на (z+1) рівних частин, виписується із діаграми значення теплоперепадів для кожного східця

- Розраховується поправка теплоперепаду кожного східця .

• Розраховується наявний теплоперепад кожного східця

Результати розрахунків нотуються в таблицю 5.1.

Рисунок 12 - Допоміжна діаграма для визначення теплоперепадів та діаметрів ступенів турбіни

Отримані значення наявного теплоперепаду кожного східця та діаметрів східців дають змогу подальшого конструктивного розрахунку проточної частини не регулюючих східців та уточненого значення потужності турбіни. Ці розрахунки виходять за межі обсягу запланованого курсового проекту.

Таблиця 5.1- Визначення основних розмірів та числа не регульованих східців

№ п.п.	Величина, що визначається	Позначення	Формула, засіб визначення	Результати розрахунку			Примітка
				Числове значення	Одиниця виміру
1	Діаметр першого східця		Задається		м
2	Окружна швидкість лопаток				м/с
3	Дійсна швидкість пари на виході з сопел				м/с
4	Наявний тепло перепад для першого східця				кДж/кг
5	Втрати в соплах				кДж/кг
6	Сума втрат в регулюючому східці				кДж/кг
7	Питомий об’єм пари на виході з сопла		З таблиці		м3/кг
8	Висота сопел		Задається		м

39

Продовження таблиці 5.1

№ п.п.	Величина, що визначається	Позначення	Формула, засіб визначення		Результати розрахунку					Примітка
					Числове значення		Одиниця виміру
9	Коефіцієнт витрат в соплових гратах		Задається				-
10	Ступінь парціальності		Задається				-
11	Кут нахилу сопел		Задається				град
12	Розраховане числове значення діаметра першого східця						м
13	Питомий об’єм пари на виході з останнього східця		З діаграми h-S, для точки В				м3/кг
14	Коефіцієнт витрати в соплових гратах		Задається			-		Значення
15	Розраховане числове значення діаметра останнього східця					м

Продовження таблиці 5.1

№ п.п.	Величина, що визначається	Позначення	Формула, засіб визначення	Результати розрахунку		Примітка
				Числове значення	Одиниця виміру
16	Вибрана кількість довільних частин		Задається		-
17	Умовні діаметри				м м м м м
18	Наявні тепло перепади, що відповідають умовним діаметрам				кДж/кг
19	Середнє значення тепло перепадів на діаграмі				кДж/кг

41

Продовження таблиці 5.1

№ п.п.	Величина, що визначається	Позначення	Формула, засіб визначення	Результати розрахунку		Примітка
				Числове значення	Одиниця виміру
20	Число нерегульованих східців				шт.
21	Діаметри для дійсного числа нерегульованих східців				м
22	Наявні тепло перепади, що відповідають дійсним діаметрам				кДж/кг
23	Поправка тепло перепаду кожного східця				кДж/кг
24	Наявний тепло перепад кожного східця				кДж/кг