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 d1к и d2к) (рис. 1.1.); изоэнтропный теплоперепад ступени Н0; степень реактивности на среднем диаметре ρ = h0р/h0 где h0р 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 l1н и l2р, 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= √( w21и+w21а),
где w1и=c1cosα1 – u1; w1а=c1sinα1; u1=ωd1/2
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 = (с22и + с22а)1/2
где с2и = w2cos β2 – и2 ; c2а = w2sin β2 ; и2 =ωd2/2
Угол β2 выбирается из условия оптимальной перекрыши; обычно β2 = β1 — (3…5), град;
6) угол выхода пара из ступени
α2 = аrсtg(с2a/с2u);
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 = h1t +ΔHc;
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 l1с 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.л = lu /Е0
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
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.