Расчет одновенечной ступени турбины

Страницы работы

Содержание работы

РАСЧЕТ ОДНОВЕНЕЧНОЙ  СТУПЕНИ ТУРБИНЫ

1. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ СТУПЕНЕЙ ПЕРЕГРЕТОГО И ВЛАЖНОГО ПАРА

Принимаются известными следующие величины, относящиеся к ступе-ни: средние (или корневые) диаметры d1, d2 (или d и d)  (рис. 1.1.); изоэнтропный теплоперепад ступени Н0; степень реактивности на среднем диаметре ρ = h/h0 где h располагаемый теплоперепад рабочей решетки на среднем диаметре; расход пара G через ступень; давление р0, температура t0 и скорость с0 перед сопловой  решеткой (сечение 0—0 на рис. 1.1) на среднем диаметре d0; угловая скорость ротора ω.

Рис 1.1. Основные параметры ступени

Требуется рассчитать (или выбрать по реко-мендациям) высоты решеток l и l, треугольники скоро-стей (рис. 1.2), т.е. скорости с1, с2 ,   w1, w2, углы α1, β1, β2,  внутреннюю мощ-ность ступени Ni, от-носительный внутрен-ний КПД ступени η0i

Рис.1.2. Треугольники скоростей

Параметры пара (давление и температура), скорости и углы потока в

сечениях 1—1 и 2—2 (рис.1.1) рассчитываются на средних диаметрах d1, d2 по следующим зависимостям:

1) скорость выхода пара из каналов сопловой решетки

 с1 = φс1t = 

где φ — коэффициент скорости, вычисляемый по формуле φ = √(1 — ζc); здесь ζc  - коэффициент потерь энергии в сопловой решетке, определяемый по нижеприведенным  рекомендациям ; с1t — теоретическая скорость;

2) скорость входа пара в каналы рабочей решетки (в относительном движении)

w1= √( w2+w2),

где  w=c1cosα1u1;  w=c1sinα1u1d1/2

Угол α1 выбирается обычно в пределах 12—16° для активных и реактивных ступеней высокого и среднего давления;

          3) угол выхода потока в каналы рабочей решетки

β1 = аrсtg(w1a/w1u);

4) скорость выхода пара из каналов рабочей решетки (в относительном движении)

w2= ψw2t = ψ [2ρΔh0+w12 +u22 – u21]1/2

где ψ — коэффициент скорости, вычисляемый по соотношению ψ = (1 – ζp)1/2 здесь ζp — коэффициент потерь энергии в рабочей решетке;

5) скорость выхода пара из ступени

с2 = (с2 + с2)1/2

где с = w2cos β2 – и2 ; c = w2sin β2 ;  и2d2/2

Угол β2  выбирается из условия оптимальной перекрыши; обычно         β2 = β1 — (3…5), град;

6) угол выхода пара из ступени

α2 = аrсtg2a2u);

7) потери располагаемой работы в сопловой решетке

;

8) потери располагаемой работы в рабочей решетке

9) потери с выходной скоростью

10) параметры р1, υ1t, t1t определяют по h, s - диаграмме (рис. 1.3) или по таблицам водяного пара как параметры в конце изоэнтропного расширения до энталыпии

h1t = h0  -  Δh0 (1 — ρ).

Параметры р2, υ2t, t2 t находят по давлению р1 и энтальпии  h1 = h1tHc;

11) параметры р2, υ2t, t2 t  определяют по значениям энтальпии                h2t = h1+ Δh0ρ; используя h,s -диаграмму или таблицы для водяного пара;

Рис. 1.3. Процесс  в  ступени в h, s-диаграмме

12) высоты сопловой l и рабочей l2p лопаток рассчитывают по формулам

; sinα1e = a1/t1;

; sinβ1e = a2/t2;

где G1 и G2— расходы пара через сопловую и рабочую решетки; μc, μp — коэффициенты расхода сопловой и рабочей решеток; а1, а2 — размеры узких сечений сопловой и рабочей решеток; t1, t2 — шаги сопловой и рабочей решеток (см.рис. 1.1); υ1t, υ2t — удельные объемы пара в узких сечениях сопловой и рабочей решеток при изоэнтропном течении; с1t и w2t — скорости в узких сечениях сопловой и рабочей решеток при изоэнтропном течении.

При дозвуковых скоростях на выходе из решеток параметры в узких сечениях можно считать равными  параметрам за решетками. При сверхзву- ковых скоростях на выходе из сопловых или рабочих решеток расчет имеет особенности [3];

13) удельная работа пара на рабочих лопатках

lu = c1u u1+c2uu2

14) коэффициент полезного действия на рабочих лопатках

ηo= lu0

где Е0 = Δh0 — (χв.с. .с22)/2;  здесь χвс — коэффициент использования выходной скорости последующей ступени (0 ≤ χвс ≤1); для регулирующей и последней ступеней χвс =0; для промежуточной - χвс ≈ 1

15) мощность ступени рабочих лопатках

Nр  = Glи

16) относительный внутренний  коэффициент полезного действия

ηоi = ηо.л (1 – ξу – ξтр – ξп – ξвл)

где ξу, ξтр, ξп, ξвл— относительные потери соответственно утечек; трения; парциального подвода и  от влажности.

Сумма названных дополнительных потерь колеблется в широких пределах в зависимости от геометрических и режимных параметров ступе-ней. Типичные значения этих составляющих следующие:  ξу = 0,005—0,05 (большие значения в ступенях высокого давления); ξтр = 0,001—0,002; ξп = 0—0,05 (растут с уменьшением степени парциальности ступени);  ξвл = 0-0,10 (примерно пропорциональны степени начальной влажности пара перед ступенью). Методы детального расчета дополнительных потерь приведены в [3]

17) внутренняя мощность ступени

Ni = GЕ0 ηоi

Детальный тепловой расчет ступеней с учетом переменности параметров потока по высоте  лопаток приведен в [3]

2. ТУРБИННЫЕ РЕШЕТКИ

Различают следующие типы турбинных решеток: сопловые (направляющие, неподвижные) и рабочие (вращающиеся); реактивные (конфузорные) и активные; дозвуковые (группа А), околозвуковые (группа Б) и сверхзвуковые (группа В).

Геометрические параметры профиля  и решетки указаны на рис. 2.1.

Рис.2.1. Геометрические параметры решетки

Похожие материалы

Информация о работе