Нагнетатели и тепловые двигатели: Методические указания и задания к курсовой работе по дисциплине «Нагнетатели и тепловые двигатели», страница 9

            График не обходимо построить в масштабе. Процесс адиабатного расширения пара представлен на рис. 7.5: 1 – 2 — процесс адиабатного расширения пара в сопле; 1 – 3 — процесс политропного расширения пара в сопле; точка 4 характеризует параметры пара при выходе из рабочего колеса турбины.     Необходимо заметить, что влажный водяной пар определяется давлением р или температурой t и степенью сухости х. которая в котлах достигает значения 0,9÷0,96. Удельный объем пара υ_х, м³/кг, можно также рассчитать по формуле:

υх=υ''·x ,

(7.12)

где υ'' – удельный объем сухого насыщенного пара, м³/кг.

          Целесообразно определять удельные объемы перегретого пара в зависимости от р и t по таблице перегретого водяного пара [3, прилож. 6], а в области влажного пара по формуле 7.12.

Рисунок 7.5. h-s – диаграмма расширения пара

7.7 Расчет проточной части

Для перегретого пара (k=1,3) критическое отношение давлений β_кр=0,546. Если отношение давлений Р_к/Р₁<β_кр , то необходимо применить расширяющиеся сопла Лаваля.

0,15/1,25=0,12;

0,12<0,546.

          Площадь минимального сечения сопел:

fмин=,

(7.13)

где     Р₁ – давление пара перед соплами, Н/м²;

n₁ – удельный объем пара перед соплами, м³/кг (определяется по h-s – диаграмме для водяного пара (см. рис. 7.5 точка 1); h_o необходимо подставить в формулу в кДж/кг (при р₁ и t₁, находим υ₁ и h_o).

Для определения М_сек необходимо предварительно задаться значением относительного эффективного КПД турбины η_ое. Известно, что

ηое=ηoi·ηм,

(7.14)

где η_oi – внутренний относительный (индикаторный) КПД.

Значение η_oi отличается от КПД по окружности колеса η_u с учетом потерь от трения и вентиляции, утечек и влажности пара, которые в сумме для рассматриваемого типа и параметров турбин составляют 6 – 10%. Полагая различие в η_u и η_oi равным 0,92, получим выражение для оценки η'_ое:

η'ое=0,92·ηu·ηм,

(7.15)

и соответственно

Мсек=.

(7.16)

Площадь выходного сечения в плоскости, перпендикулярной направлению потока:

f1=,

(7.17)

где n₃ – удельный объем пара при выходе из сопел (рис. 7.5 точка 3) при h₃=h_a+h_c, Р_к находим υ₃.

Если отдельное сопло в сечении А-А (рис 7.6) имеет ширину В=l_c (l_c – высота сопла), то площадь выходного сечения каждого сопла

.

(7.18)

Минимальная высота сопла принимается равной 8÷12 мм.

Число сопел

;

(7.19)

          С округлением до целого z и уточнением размера b, шаг сопел

,

(7.20)

причем размер s (см. рис. 7.6(б)) берется равным 4-5 мм. Желательно t_c=30÷50 мм. Получить t_c в приведенном интервале можно, изменяя В. Кроме того, следует выяснить значение коэффициента стеснения (обычно τ_с=0,72÷0,88).

.

(7.21)

После окончательного уточнения числа сопел z, шага t_c и ширины b вычисляется ширина сопла в минимальном сечении (см. рис. Х)

.

(7.22)

Длина расширяющейся части сопла

, где угол g=6÷12о.

(7.23)

Степень парциальности ступени

ε=.

(7.24)

Высота лопатки рабочего колеса при входе, мм

lл1= lc+(1,5÷3).

(7.25)

Выходная высота лопатки рабочего колеса:

lл2=,

(7.26)

где     τ_л=0,9;

n₅ – удельный объем пара при выходе из сопел, м³/кг, определяется по h-s – диаграмме для водяного пара (см. рис. 7.5).

Рисунок 7.6. Проточная часть и профили решеток турбинной ступени

Принимается r=10 мм; r₁=5 мм (см. рис. 7.6(б))

Ширина лопатки:

b=,

(7.27)

где

β1л=β1+(2÷5о).

(7.28)

          Шаг лопаток в свету

tл=.

(7.29)

          Толщина кромки лопаток принимается s₁=s₂=1 мм.

Шаг лопаток

tл1= tл +s;

(7.30)

Число лопаток рабочего колеса