Турбины тепловых и атомных электрических станций. Курсовое проектирование: Учебное пособие, страница 17

9. Расчет регулируемой ступени

После предварительного определения расхода пара на турбину необходимо определить тип и число ступе­ней в цилиндре, а также распределить перепады энтальпий между нерегулируе­мыми ступенями цилиндра.

Если принято дроссельное парораспределение с регулированием мощности методом скользящего начального давления, то из-за от­сутствия в этом случае регулирующей ступени можно сразу же про­изводить разбивку перепада энтальпий.

При сопловом парораспределении тип регулирующей ступени выбирается в зависимости от предполагаемого режима работы тур­бины и перепада энтальпий, принимаемого на эту ступень.

Двухвенечная регулирующая ступень применяется в турбинах, для которых характерно частое изменение режима, например в теплофикационных. При переменных режимах КПД двухвенечной сту­пени более устойчив, однако при экономической нагрузке он зна­чительно ниже, чем КПД одновенечной ступени. Для одновенечной регулирующей ступени при среднем диамет­ре 1,0–1,2 м ( п = 50 с ^-1) перепад энтальпий при расчетном режи­ме составляет 80–120 кДж/кг, внутренний КПД η_0i при =0,40–0,46 можно принять равным 0,78–0,82 (высота лопаток 20–40 мм). На двухвенечную регулирующую ступень располагае­мый перепад энтальпий при среднем диаметре 0,8–1,2 м принимает­ся в пределах 150–250 кДж/кг, η_0i= 0,75–0,78 при = 0,24– 0,30.

9.1. Расчет одновенечной ступени

Расчет ступени производится в такой последовательности (по среднему диаметру):

1. Выбирается средний диаметр и определяется окружная скорость и=π·d·n;

2. Выбирается степень реактивности  на среднем диаметре. Ее значение должно быть таким, чтобы у корня лопаток ≥ 0,03–0,05, что исключает возможность появления отри­цательной реактивности.

Обычно в первых ступенях принимается  = 0,05–0,2, в ЧНД  = 0,4–0,7. В ступенях с парциальным подводом пара  = 0,03–0,08 (регулирую­щая ступень). Для приближен­ной оценки степени реактив­ности на среднем диаметре в ступени с цилиндрическими лопатками и полным подво­дом пара можно воспользо­ваться зависимостью .

Для ступеней большой веерности (с малым отношением ) степень реактивности у корня ρ_к выбирается в пределах 0,1–0,4 (большее значение – в последних ступенях). На среднем диаметре ρ может быть определено из приближенной зависимости  ;

3. Выбирается оптимальное отношение . Это отношение

может быть выбрано по аналитической зависимости , где в первом приближении φ = 0,95, =12–14°;

4.  Определяется располагаемый перепад энтальпий на ступень из соотношений:  ;

5. Определяются располагаемые теплоперепады приходящиеся на сопловую и рабочую решетки Н_0с=(1-ρ)·Н₀; Н_0р=ρ·Н₀;

6. Определяют по h-s– диаграмме давление за соплами р₁и теоретический удельный объем v_1t, а также давление за рабочей решеткой р₂ и удельный объем v_2t в конце изоэнтропийного расширения;

7. Определяется теоретическая скорость выхода пара из сопел

;

8. Приняв предварительно значение коэффициента расхода μ₁, находят выходную площадь сопловой решетки . Если течение сверхзвуковое, то для суживающихся решеток выходная площадь , где v_1к, с_1к принимаются при критическом отношении давлений ε_к;

9. Задавшись предварительно степенью парциальности, определяют выходную высоту сопловой решетки .

Для регулирующей ступени мощных турбин максимальная степень парциальности е_max = 0,8 – 0,97;

10. Затем находят скорость звука по статическим параметрам потока ;

11. По числу  и табл. 9.1 выбирается профиль сопловой решетки, хорда профиля b₁, находится оптимальный относительный шаг , и относительная высота лопаток  ;

12. По рис. 9.1 уточняются μ₁, значение F₁ , а затем l₁;

13. Определяется число сопловых лопаток  ;

14. По рис. 9.2 определяется коэффициент скорости φ;

15. Находится действительная скорость выхода потока из решеток ;

16. Вычисляется относительная скорость входа пара w₁= и угол ее направления ;

17. Определяется теоретическая относительная скорость выхода пара из рабочей решетки ;