3. Расчет потерь и кпд промежуточной ступени

Потеря в соплах, кДж/кг

Потеря на рабочих лопатках, кДж/кг:

Потеря с выходной скоростью пара, кДж/кг:

Использованный теплоперепад, отнесенный к венцам рабочих лопаток,

гда μ₀ = χ - коэффициент использования выгодной скорости предыду­щей нерегулируемой ступени (для первой ступени μ₀ = χ =0); χ ₁ - коэффициент использования выходной скорости рассматриваемой ступе­ни, равен 0,75...О,85,

Энергия пара, приходящаяся на ступень, кДж/кг:

Относительно-лопаточный КПД ступени

где ζ_С , ζ_Л , ζ_ВС - коэффициенты потерь, выраженные в долях рас­полагаемой энергии, соответственно в каналах сопловых, рабочих лопа­ток и с выходной скоростью.

С целью проверки правильности определения относительно-лопаточ­ного КПД его можно рассчитать и по другой формуле:

где С_а - условная скорость, эквивалентная полному теплоперепаду на ступень;

В формуле для определения η’_ол знак плюс берется при α₂< 90° , знак минус - при α₂ > 90°.

Полученные значения КПД , η_ол и η’_ол следует сравнить между со­бой. Погрешность не должна превышать 2...3%.

Для определения относительного внутреннего КПД ступени необ­ходимо дополнительно по соответствующим формулам определить потери на трение и вентиляцию, утечки пара через зазоры в диафрагменных и радиальных уплотнениях, а для ступеней, работающих на влажном паре, еще и потерю на влажность.

Для ступени, работающей в области влажного пара, с учетом потерь на влажность использованный теплоперепад может быть определен как

Внутренняя мощность ступени

4. Расчет проходных сечений и размеров проточной части ступени

Тип сопловой решетки турбинной ступени выбирается в зависимости от отношения давлений Р₁ /Р₀ , где P₁ и Р₀ - давление пара, соответственно за сопловой решеткой и перед ней.

Большей частью в нерегулируемых ступенях турбины скорости по­тока пара не достигают критических значений, за исключением последних ступеней, которые рассчитываются на большие теплоперепады, а следовательно, и на большие скорости истечения пара.

При дозвуковых скоростях потока при Р₁ /Р₀ > β_КР приме­няют сопловые решетки с суживающимися каналами. При сверхзвуковых скоростях пара (Р₁ /P₀ < β_КР можно также использовать сопловые решет­ки с суживающимися каналами, однако при этом следует учесть допол­нительное расширение пара в косом срезе сопла и отклонение потока.

Выходное сечение сопловой решетки, м² :

Расчетная высота сопловой решетки, м:

где μ₁ - коэффициент расхода пара в сопловой решетке; μ₁= 0,96...О,96. Остальные величины были расшифрованы ранее. Значение относительного шага сопловой решетки зависит от профиля лопатки. По опытным данным аэродинамических продувок оптимальное значение может быть принято в таких пределах:

где В₁ - хорда профиля сопловой лопатки, которая из условий прочности обычно составляет 30...80 мм.

Количество сопловых лопаток при полном подводе пара

Если Z₁ при данном расчете окажется дро6ным числом, то округляя его до ближайшего целого числа, следует уточнить шаг сопловой решетки:

Выходное сечение каналов рабочей решетки

Выходная высота лопаток рабочей решетки

где μ₂ - коэффициент расхода пара в рабочей решетке; равен О,95...О,96.

Входная высота лопаток рабочей решетки

где Δ₁ и Δ₂ - перекрыша соответственно внутренняя (у корня ло­патки) и внешняя, значения которой определяются по табл.5.1. Зна­чение относительного шага лопаток рабочей решетки по опытным дан­ным аэродинамических продувок определяется по соотношению

где В₂ - хорда профиля рабочей лопатки; В₂ ≈ 25...70 мм. Рекомендуемые профили сопловых и рабочих решеток можно найти в [1;4,5].

Количество рабочих лопаток

В целях получения плавной проточной части турбины рекоменду­ется параллельно с расчетом вычерчивать в масштабе эскиз протечной части, по которому можно было бы судить о характере ее изменения и при необходимости вносить соответствующие коррективы.

Результаты теплового расчета нерегулируемых ступеней турбины оформляют в виде таблиц. Затем строится окончательный тепловой процесс турбины в h-S - диаграмме.

По результатам проведенных выше поступенчатых тепловых расче­тов определяют суммарный использованный теплоперепад всех ступеней турбины, включая и регулирующую ступень:

Относительный внутренний КПД турбины

Суммарная внутренняя мощность всех ступеней турбины, включая и регулирующую ступень,

Электрическая мощность турбогенератора

Полученную мощность необходимо сравнить с мощностью, на ко­торую производился расчет турбины. Допускается превышение мощнос­ти на 3...5%.

ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ С УЧЕТОМ ИЗМЕНЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПО РАДИУСУ.

В качестве исходных данных используются результаты подробного расчета на среднем радиусе. Для расчета с учетом изменения параметров по радиусу надо задаться законом закрутки, т.е. законом изменения угла α₁ =α₁(r). Затем необходимо

1. Определить параметры потока в трех характерных сечениях ( корневом, среднем и наружном) и построить их изменение по радиусу :

- перепады энтальпий в соплах h_с и на рабочих лопатках h_л,

- степени реактивности ρ,

- давления P_с и удельные объемы за соплами υ_с,

- кинематические параметры в абсолютном движении за сопловыми лопатками (α₁, C_1, C_1u, C_1z ),

- кинематические параметры в относительном движении (W₁, W₂, β_1, β₂ ),

- кинематические параметры в абсолютном движении за рабочими лопатками (C_2, C_2u, C_2z α₂).

2. Построить треугольники скорости на входе и выходе их рабочей лопатки ( для трех сечений).

3. Найти распределение расхода по высоте ступени для трех характерных сечений( перед ступенью G₀, за соплом G_1, за рабочей лопаткой G₂ ).

4. Найти потери в соплах, на рабочих лопатках, с выходной скоростью, построить графики их изменения по высоте ступени, найти значения осредненных по высоте ступени потерь и вычислить значение КПД на окружности колеса.