Турбины тепловых и атомных электрических станций. Курсовое проектирование: Учебное пособие, страница 22

37. Определяется внутренняя мощность ступени N_i = G·H_i .

Результаты в такой последовательности сводятся в таблицу.

10. Разбитие теплоперепада по ступеням турбины

Разбивка перепада энтальпий между ступенями и определение числа ступеней в рассчитываемом цилиндре осуществляются следую­щим способом.

Задавшись диаметром первой нерегулируемой ступени в диапазоне 0,8 – 1,0 м находится высота сопел нерегулируемой ступени в ЦВД и ЦСД опреде­ляется по формуле

,                              (10.1)

где g_o – расход пара через первую нерегулируемую ступень при расчетном режиме, кг/с; v_lt – удельный объем в конце изоэнтропийного расширения пара в сопловой решетке, м³/кг; определяет­ся по параметрам пара в конечной точке расширения при перепаде энтальпий в сопловой решетке Н₀₁ = 35–45 кДж/кг; х₁ =; в ступенях ЦВД и ЦСД принимается в пределах 0,45-0,55; е – сте­пень парциальности, в мощных турбинах обычно равна единице; l₁ – высота сопла, м; п – частота вращения, с^-1; α₁ –угол выхода по­тока из сопел; в первых ступенях для обеспечения достаточной вы­соты принимается в пределах 11–14° (с последующим увеличением до 30–35° в последних ступенях).

Размеры первой ступени должны быть такими, чтобы высота сопел была не меньше 12–14 мм.

Производится уточнение размеров первой нерегулируемой ступеней отсека. Диаметр первой ступени мо­жет быть определен по формуле

.                                     (10.2)

Находится высота сопел нерегулируемой ступени последней ступени цилиндра .

При постоянном корневом диаметре средний диаметр послед­ней ступени цилиндра . При предварительном рас­чете ЦВД и ЦСД, в которых объемы пара возрастают незначительно, целесообразно корневой диаметр ступеней сохранять неизменным (у ступеней ЦНД мощных турбин в ряде случаев корневой диаметр уменьшают по ходу пара).

Важнейшей проблемой при проектировании турбины в целом или отдельного цилиндра является обеспечение плавности проточ­ной части. Особенно большие трудности при решении этой задачи возникают в процессе проектирования ЧНД конденсационных тур­бин. В этом случае необходимо расчет начинать с предварительного выбора размеров последней ступени. Прежде всего оценивается по­теря с выходной скоростью ∆Н_в.с , допустимое значение которой должно находиться в пределах 16–30 кДж/кг, в некоторых случаях в зависимости от стоимости топлива – до 54 кДж/кг. Этим значениям соответствует выходная скорость от 180 до 330 м/с.

Площадь выхода из последней ступени , где . Угол выхода α₂ принят равным 90 °.    

Задавшись отношением , определяют средний диаметр ступени: и длину рабочей лопатки последней ступени: . Выбор отношения θ производится на основании опыта реализованных конструкций и для мощных турбин находится в пределах 2,5–3,0. Следует иметь в виду, что предельная торцевая площадь выхода одного потока у мощных турбин составляет около 9 м² (при частоте вращения n = 50 с ^-1) и только у турбины К-1200-240 она достигает 11 м² за счет применения для последней лопатки длиной 1200 мм титанового сплава.

Расчет последней ступени позволяет решить вопрос о конструк­ции турбины в ЧНД (количество потоков выхода и цилиндров низ­кого давления). По найденным значениям диаметра ступеней опре­деляются окружная скорость и=π·d·n, где п – частота вращения, и располагаемый перепад энтальпий на ступень  или . Для последней ступени   отношение скоростей x₀ = 0,55–0,65.

После преобразований формула для определения располагаемо­го перепада энтальпий на ступень имеет вид

,                                       (10.3)                   

где d– диаметр ступени, м.

После определения разме­ров первой и последней ступе­ней следует определить число ступеней и произвести разбив­ку перепада энтальпий между ними. Для этого используется графоаналитический метод, сущность которого состоит в следующем. По оси абсцисс от­кладывают отрезок (база) а , длина которого в произ­вольном масштабе представ­ляет продольный размер про­точной части цилиндра. На крайних ординатах от­кладывают в определенном масштабе средний диаметр первой нерегулируемой ступе­ни d₁и последней ступени d_z цилиндра. Конечные точки диаметров соединяют плавной линией, которая соответствует диаметрам промежуточных ступеней. На той же базе проводят линию предполагаемого изменения отношения u/C₀ .