3. Алгоритм расчета одновенечной ступени турбины

Исходные данные для расчета

Таблица 3.1

Па-раме-тр
		1		2		3		4		5		6		7		8		9		10		11		12
G	110		115		105		98		95		120		113		116		90		94		125		104
р0	5,95		5,75		6,05		5,75		6,15		5,9		6,25		7,25		6,15		5,9		6,2		4,95
t 0	470		450		455		470		465		480		395		480		550		520		515		490
р 2	5,42		5,25		5,55		5,.35		5,65		5,4		5,75		6,65		5,65		5,4		5,75		4,55
с0	60.8		59,5		58		61		60		59		65		68		57		58		63,5		61
d	0.895		0,95		0,85		0,86		0,96		0,94		0,85		0.87		0,75		0, 83		0,89		0,85
n	50
dу	0.4
δу	0.0008
δэ	0.0006
ρ	0.1		0,05		0,15		0,22		0,18		0,16		0,12		0,14		0,15		0,18		0,19		0,21
μ'1	0.97		0,975		0,98		0,98		0,97		0,98		0,97		0,99		0,98		0,985		0,975		0,97
Δ	3,5		3,0		3,2		3,5		3,6		3,0		3,3		3,5		3.0		3,5		3,4		3,6
χ	1,0

3.1. Параметры их обозначения и единицы измерения:

G - расход пара на входе в турбину, кг/с ;

р₀ – давление на входе в сопловой аппарат, МПа

t ₀ - температура на входе в сопловой аппарат, ^о С; Т₀ = t ₀ + 273, К

р₂ - давление на выходе из ступени, МПа;

с₀ - скорость пара на входе, м/с;

d - средний диаметр ступени, м;

n - частота вращения ротора, 1/с;

d_у - диаметр диафрагменного уплотнения, м;

δ_у - зазор в диафрагменном уплотнении, м;

δ_э -эквивалентный зазор в уплотнении по бандажу, м;

ρ - степень реактивности;

μ^'₁ - коэффициент расхода соплового аппарата (предварительный);

Δ – перекрыша;

χ - коэффициент использования кинетической энергии уходящего потока пара из ступени

3.2. Расчетная часть

1. Окружная скорость на среднем диаметре:

u = π · d · n , м/с

2. Энтальпия пара перед ступенью:

h₀ - кДж/кг - из h – s диаграммы

3. Удельный объем пара перед ступенью:

υ₀ – кг/м³ - из h – s диаграммы

4. Давление торможения пара перед ступенью:

, МПа

5. Изоэнтропный теплоперепад ступени по параметрам торможения:

, кДж/ кг

где - k = 1 3 - показатель адиабаты для водяного пара;

R = 426.5 Дж/ (кг·К) - газовая постоянная для водяного пара

6. Отношение окружной скорости к фиктивной:

u/с_ф = ,

с_ф = , м/с

7. Изоэнтропный теплоперепад в сопловой решетке:

= (1 - ρ)· , кДж/кг

= ρ · , кДж/кг

8. Изоэнтропный теплоперепад в рабочей решетке6

9. Давление за сопловой решеткой:

, МПа

10. Теоретический удельный объем на выходе из сопловой решетки:

, м³/кг

11. Теоретический объем на выходе из ступени:

, м³/кг

12. Теоретическая скорость выхода из соплового аппарата:

, м/с

13. Выходная площадь соплового аппарата (предварительная):

, м²

14. Угол выхода потока из соплового аппарата принимаем α ₁ = 12...13^о

15. Высота лопатки соплового аппарата:

, м

Рис. Коэффициенты расхода через коль-цевые турбинные решетки μ₁ и μ₂ в зави-симости от относительной высоты решеток и угла поворота потока Δβ = 180^о - (β₁ + β₂)

16. Хорду лопатки соплового аппарата принимаем b₁ = 0.08 м,

тогда:

¯h - удлинение или относительная высота лопатки ¯h = ¯ℓ = ℓ^'₁ / b₁;

μ₁ - коэффициент расхода соплового аппарата (уточненный определяется по графику рис. на стр. 18):

μ₁ = G/G_t,, где G_t,= F₁ с_1t /υ_1t

17. Действительная выходная площадь соплового аппарата:

, м² ;

18. Действительная высота лопатки соплового аппарата:

, м ;

19. Действительная абсолютная скорость пара на выходе из соплового аппарата:

с₁ = φ с_1t, м/с

φ - коэффициент скорости для соплового аппарата (определяется по рис.3);

Рис. 3. Коэффициент скорости для соп-лового аппарата в зависимости от b/ℓ₁ (где b = b₁ – хорда со-пловой лопатки) и θ = d/ℓ ( при θ>10 – сплошные , при θ < 10 - пунктирные)

20. Действии-тельная относи-тельная скорость пара на выходе из соплового аппарата:

, м/с;

21. Угол входа потока в рабочее колесо:

, град.;

22. Теоретическая скорость за рабочим колесом:

, м/с;

Действительная скорость за рабочим колесом:

, м/с;

где ψ выбирается по рис.4

23. Высота лопаток рабочего колеса:

ℓ₂ = ℓ₁+ Δ ₁+ Δ _{2 ,}

где - Δ ₁ + Δ ₂ = Δ - перекрыша (см. рис. 1)

23. Хорда лопатки рабочего колеса:

принимаем b₂ = 0,06 м, тогда в соответствии с рис.4 принимаем ψ - коэффициент скорости рабочего колеса. Δβ = 180^о - (β₁ + β₂)

Рис.4. Коэффициенты скорости рабочих решеток в зависимости b/ℓ₂ и θ = d/ℓ ( при θ>10 – сплошные , при θ < 10 - пунктирные)

μ ₂ = 0.93...0,98 - коэффициент расхода рабочего колеса (для перегретого пара, 0,94...1,04 для влажного) (выбирается по рис.стр.18)

25. Выходная площадь рабочего колеса:

, м² ;

26. Угол выхода потока из рабочего колеса в относительном движении:

;

27. Абсолютная скорость потока на выходе из рабочего колеса:

, м/с;

28. Угол выхода потока из рабочего колеса в абсолютном движении:

.

В качестве проверки построим план скоростей

α₁ β₁ α₂ β₂

w₁ c₂ w₂

c₁ u u

c₁ = м/с w₁ = м/с

c₂ = м/с w₂ = м/с

u = м/с Масштаб: ____ (м/с)/мм

29. Определяем число М_1t (Маха) по с_1t, (Т₁) :

29.1. ¯Н₁ = ¯Н_0сφ , кДж/кг;

29.2. h₁ = h ₀ - ¯H₁ , кДж/кг;

29.3. По h₁ и р₁ из h – s диаграммы определяем t₁ , ^оС;

29.4. Т₁ = t₁+273, К

М_1t = ;

30. Число М_{2 t} по w_{2 t} , (Т₂) :

30.1. ·10^-3, кДж/кг;

30.2. ·10^-3, кДж/кг;

30.3. По h_2w и р₂ из h – s диаграммы определяем t₂ , ^оС;

30.4. Т₂ = t₂+273, К

М_2t = ;

31. Потери в рабочей решетке:

·10^-3, кДж/кг;

32. Потери в сопловом аппарате:

·10^-3 , кДж/кг;