Проектирование турбины для привода генератора мощностью 15 МВт и с частотой вращения 3000 об/мин, страница 6

Внутренний относительный КПД ступени

0,817

2.2.4.3 Внутренняя мощность первой нерегулируемой ступени

где используемый теплоперепад ступени

32,69кДж/кг

635,67кВт

2.3.РАСЧЕТ ПОСЛЕДНЕЙ СТУПЕНИ ТУРБИНЫ.

2.3.1 Предварительный расчет

Принимаем:

степень реакции на среднем диаметре ступени r=0,5

угол выхода потока из сопловой решетки a₁=25°

угол выхода потока из рабочей решетки a₂=90°

2.3.1.1 Определение среднего диаметра последней ступени.

где:   G – расход пара через ступень (определяем из теплового расчета)

16,096кг/с;

 – удельный объем пара за ступенью, принимаем по основной адиабате из процесса расширения пара в турбине (по hs-диаграмме) =11м³/кг;

 – величина обратная веерности ступени (отношение диаметра ступени к высоте лопатки), т.к. турбина малой мощности то принимаем =7,8

 – выходная скорость (определим в зависимости от потерь с выходной скоростью).

Потерю энергии с выходной скоростью принимаем, согласно рекомендации, равную 2,5% от общего располагаемого теплоперепада турбины

25,13кДж/кг

Тогда выходная скорость:

224,2м/с

Средний диаметр ступени

1,4м

2.3.1.2 Определение окружной скорости на среднем диаметре.

220м/с

Что удовлетворяет условиям прочности: u<250м/с.

Оптимальное отношение скоростей

0,627

где:   j – скоростной коэффициент, принимаем равный 0,978

2.3.1.3 Определение высоты лопаток последней ступени

Высота рабочей лопатки по выходной кромке

0,180м

Высота сопловой лопатки по выходной кромки с учетом перекрыши:

0,160м

2.3.2 Детальный расчет последней ступени.

2.3.2.1 Построение процесса и определение параметров пара в ступени.

По известным значениям:

давление пара за ступенью Р₂=Р_П=0,1078бар (из теплового расчета);

энтальпия пара за ступенью h_2t=2120кДж/кг (из теплового расчета по основной адиабате);

удельный объем пара за ступенью v_2t=11м³/кг;

степень сухости пара за ступенью х_2t=0,805

располагаемый теплоперепад ступени Dh_o=170кДж/кг (из рис. 2.3)

строим теоретический процесс расширения пара по основной адиабате (рис. 2.7)

Выбираем степень реакции на корневом сечении лопаток r_корн=0,47

Тогда степень реакции на среднем сечении из условия:

получим r_ср=0,588

Степень реакции на концевом сечении, аналогично: r_конц=0,661

Определяем располагаемые теплоперепады по сечениям лопаток ступени:

89,61кДж/кг

80,39кДж/кг

70кДж/кг

100кДж/кг

57,64кДж/кг

112,36кДж/кг

По известным теплоперепадам из hs-диаграммы (рис. 2.7) определяем параметры пара на основной адиабате:

перед ступенью: давление Р_о=0,41бар; удельный объем v_o=3,25м³/кг; энтальпия h_o=2290кДж/кг; степень сухости х_о=0,851

за соплами по корневому сечению: давление Р_1t=0,20бар; удельный объем v_1t=6м³/кг; энтальпия h_1t=2200,39кДж/кг; степень сухости х_1t=0,827

за соплами по среднему сечению: давление Р_1t=0,24бар; удельный объем v_1t=5,2м³/кг; энтальпия h_1t=2220кДж/кг; степень сухости х_1t=0,832

за соплами по концевому сечению: давление Р_1t=0,26бар; удельный объем v_1t=4,9м³/кг; энтальпия h_1t=2232,36кДж/кг; степень сухости х_1t=0,836

2.3.2.2 Расчет ступени по среднему сечению.

Определяем теоретическую скорость пара на выходе из сопел

374,2м/с

Определяем площадь сопловой решетки

где:   m_c=1,013 – коэффициент расхода сопел [1 стр.32] с учетом влажности пара

0,221м².

Действительная скорость пара на выходе из сопел

365,9м/с

Определяем эффективный угол выхода из сопловой решетки

18,34°

Для определения угла выхода пара из сопловой решетки необходимо определить режим работы соплового аппарата, который зависит от отношения давлений:

0,585>0,577;

где:   0,577 – критическое отношение давлений для влажного пара

Следовательно, истечение пара – докритическое и сопла должны быть суживающимися.

Угол выхода потока из сопловой решетки

19°