6 Определение напряжений в корпусе и фланцах турбины

1. Напряжение в корпусе

Приближенный расчет корпуса можно вести по формуле:

,

где ∆Р = 1,572 МПа – разность давлений по обе стороны корпуса.

D = 1,21 м – внутренний диаметр цилиндра;

δ = 0,06 м – толщина стенки.

Материал корпуса – сталь 20ХМЛ.

σ_0,2 = 300 МПа, К_т = 2;

σ_д.п.=160 МПа;

[σ] = σ_0,2/К_т = 300 /2 = 150 МПа.

> 2;

> 2.

6.2 Расчёт фланца

Рисунок 10 – Фланец

Исходные данные:

d₀= 0,081 м,d_δ= 0,075 м,R= 0,605 м, ∆Р = 1,572 МПа,h= 0,12 м, δ = 0,06 м,t= 0,1296 м,m= 0,14;n= 0,089 м,m+n= 0,2286 м.

Раскрывающее напряжение, приходящееся на единицу длины фланца:

F_ф= ∆Р·R= 1,572·0,605 = 0,951 МН/м.

Приняв контактное напряжение на внутреннем волокне фланца (т.В): ∆q₁= 0, найдём напряжение на внешнем волокне (т.А):

Необходимое усилие затяжки шпильки:

Напряжение в шпильке:

Материал болта: сталь 34ХМ МПа.

> 2 – прочность обеспечена.

Максимальное напряжение изгиба во фланце возникает в сечении С-С.

Изгибающий момент в этом сечении:

МН·м.

Напряжение изгиба во фланце:

МПа.

Коэффициенты запаса для фланца:

> 2;

> 2.

Фланец удовлетворяет критериям надёжности.

7 Переходной патрубок в газовых турбинах (спецзадание)

Главная функция промежуточного (переходного) патрубка – обеспечить подвод среды к следующей турбине с максимальной равномерностью и минимальными потерями полного давления. В этом патрубке часто размещают стойки, через которые пропускают трубы для подвода и отвода смазки, охлаждающего воздуха, а также элементы крепления внутреннего подшипника. Эти стойки должны быть хорошо обтекаемыми и не должны давать аэродинамических следов непосредственно перед ступенью следующей турбины и не должны оказывать обратного воздействия на предыдущую ступень, т. е. достаточно отдалены от нее.

Рисунок 11 – Схема расположения входного, переходного и выходного патрубков

Проточная часть газовых турбин с разрезным валом часто содержит ступени средней верности с установленным между ними переходным патрубком (Пп). Характеристики ступеней и Пп при совместной работе в переходных отсеках изучены недостаточно. Однако анализ существующих и вновь проектируемых ГТУ свидетельствуют об определенных резервах улучшения показателей Пп и отсеков, особенно при работе с неосевым входом потока в Пп.

Рисунок 12 – Схемы проточной части моделей двухступенчатых отсеков Г1-2 и Г2-2

с переходным патрубком между ступенями

Исследования совместной работы ступеней с Пп позволяет решить следующие задачи: установить изменения характеристик предшествующей и последующей ступеней под влиянием Пп по сравнению с изолированной их работой; выявить влияние предшествующей и последующей ступеней на эффективность Пп; определить характеристики одно- и двухступенчатых отсеков; сравнить КПД Пп при различных геометрических параметров его элементов.

Предварительные испытания Пп на статическом стенде показали, что его КПД η_п=0,87. Увеличение длины L_п способствует снижению обратного влияния стоек с относительно большой толщиной профиля и уменьшает неравномерность потока в выходном сечении Пп. Эффективность Пп повышается также заменой конического участка диффузора перед стойками на ступенчатый участок с оптимальной перекрышей. В результате КПД повысился на 2%.

Список использованных источников

1. Дроконов А.М. “Прочность турбомашин”: Учебное пособие. – Брянск: БИТМ, 1992. – 132 с.

2. Жирицкий Г.С. Конструкция и расчёт на прочность деталей паровых турбин. – М.:Госэнергоиздат,1955. – 280 с.

3. Костюк А.Г. “Динамика и прочность турбомашин”.– М.: Машиностроение, 1982.

4. Трухний А.Д. “Стационарные паровые турбины”.– 2-е издание, переработанное и доп.– М.: Энергоатомиздат, 1990.

5. Турбины тепловых и атомных электрических станций: Учебник для вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. / Под ред. А. Г. Костюка, В. В. Фролова. – М.: Издательсво МЭИ, 2001. – 488 с. ил.