Определение расхода пара

Расчет турбины проводим на экономическую мощность:

N_эк =0,9N_э=0,9∙10000 = 9000 кВт.

Давление перед соплами регулирующей ступени при расчетном режиме

р₀ = 0,95∙р'₀ = 0,95∙3,8=3,61 МПа.

Потеря давления в выхлопном патрубке:

Δр = р'_к∙λ∙(с_вп/100)²,

приняв с_вп=120 м/с, λ = 0,07, получим

Δр=0,004∙0,07∙(120/100)² = 0.0004МПа,

Давление пара за рабочими лопатками последней ступени:

р_к=р'_к+Δр = 0,004 +0,0004 = 0,0044 МПа.

Ориентировочно изображаем процесс в h,s-диаграмме

(см. рис. 1), нанеся точки А'₀, А₀, А'_кt, А_кt.

h₀ = 3222 кДж/кг ;

h^′_кt = 2052 кДж/кг;

h_кt= 2064кДж/кг;

Н^т_0ид = h₀- h^′_кt =3222-2052 = 1170 кДж/кг;

Н^т₀ = h₀- h_кt =3222 -2064 = 1158 кДж/кг;

Коэффициент дросселирования:

η_др= 1158/1170 = 0.9897.

Внутренний относительный КПД проточной части:

η_oi ^′= 0,8. [4, с.565]

Коэффициент выхода внутренней работы турбины:

η_ввр = 1,0

Механический КПД:

η_м=0,98 [4, с.381]

КПД электрогенератора:

η_г=0,97[4, с.381]

Электрический КПД турбогенератора:

η_оэ= η_др∙η^′_oi∙η_ввр∙η_м∙η_г=0,9897∙0,8∙1,0∙0,98∙0,97=0,7527.

Предварительный расчетный расход пара на турбину:

Предварительная линия процесса в h,s-диаграмме наносится по принятому значению η^'_oiследующим образом:

Н^т_i = 1158∙0,8=926,4 кДж/кг.

Откладывая Н^т_i в h,s-диаграмме, получим точку А_к на изобаре р_к (рис. 1).

Потери с выходной скоростью:

Н_вz=ζ^ид_а∙Н^т_0ид,

где ζ^ид_а —коэффициент выходной потери последней ступе­ни .

Н_вz= 0,02∙1170 =23,4кДж/кг.

Состоянию пара в точке а_кz соответствует удельный объём пара

v_2z =26.5 м³/кг. Энтальпия пара за турбиной h_к = 2308 кДж/кг.

1.2. Предварительный расчет последней ступени

Для предварительного расчета последней ступени известны следующие параметры:

Н^т_0ид = 1170 кДж/кг , Н_вz = 23,4 кДж/кг, ζ^ид_а = 0,02,

G = 10,22 кг/с, n = 50 с^-1.

В дальнейшемрасчете индекс z отбрасываем.

Скорость пара навыходе из рабочей решетки последней сту­пени:

м/с

Диаметр последней ступени:

м

.

Таким образом, длина рабочих лопаток

l₂ =d/ν =1,467/5,4=0,272 м.

Окружная скорость на среднем диаметре ступени

u =π∙d∙n= 3,14∙1,467∙50 =230,3 м/с.

Окружная скорость на конце лопатки
u_в=u∙(d+l₂)/d=230,3∙(1,467+0,272)/1,467 =273 м/с.

Окружная скорость лопаток в корневом сечении

u_к =π∙ d_к∙n =3,14∙1,195∙50 =187,615 м/с.

Располагаемый теплоперепад, перерабатываемый в турбинной ступени с наибольшей экономичностью:

.

1.3. Расчет регулирующей ступени

Выбираем регулирующую ступень в виде двухвенечного диска Кертиса. Примем теплоперепад в ней равным 27 % от общего теплоперепада Н^т₀, что составит

Н₀^рс=0,27∙1158=312,7кДж/кг.

Из предварительного расчета турбины известны:

1) ориентировочный расход пара G = 10,22 кг/с;

2) расчетное давление перед соплами регулирующей ступени p₀=3,61 МПа;

3) энтальпия пара перед соплами регулирующей ступе­ни h₀=3222 кДж/кг.

Строим в h,s-диаграмме водяного пара изоэнтропийный процесс расширения в этой ступени из начальной точки А₀ (рис. 2) до точки а_кt^рс , откладывая теплоперепад Н₀^рс=312,7кДж/кг, и находим давление за регулирующей ступенью р_к^рс=1,024 МПа.

Рисунок 2- Определение давления за регулирующей ступенью и

располагаемого теплоперепада Н_0(2-z)

Принимаем степень реактивности решёток

- первой рабочейρ_р1=0,01

- направляющей ρ_н=0,05,

- второй рабочей ρ_р2=0,01

Теплоперепад , перерабатываемый в сопловой решётке,

Н₀₁₁=(1- ρ_р1-ρ_н- ρ_р2)∙Н₀^рс=0,93∙312,7=290,8 кДж/кг.

Давление за соплами: р₁₁=1,1273 МПа,

давление за первой рабочей решеткой определяем по h,s-диаграмме:

р₂₁=1,1121 МПа.

Теплоперепад , перерабатываемый в направляющей решётке,

Н₀₁₂= ρ_н∙ Н₀^рс=0,05∙312,7=15,63 кДж/кг.

Давление за направляющей решёткой: Р₁₂=1,0382 МПа

давление за ступенью:

р₂₂= р_к^рс=1,0239 МПа.

Задавшись предварительно коэффициентом скорости φ=0,963, определяем потерю в соплах:

Н_с=(1- φ²) Н₀₁₁=(1-0,963²)∙290,8 = 20,9 кДж/кг.

Откладывая потерю Н_с в h,s-диаграмме определяем удельный объём пара v₁₁=0.208 м³/кг.

Изоэнтропийная (условная) скорость истечения пара из сопловой решетки:

Примем значения u/c_из равными 0,2; 0,22; 0,24; 0,26; 0,28 и проведем вариантные расчеты, результаты которых сведены в

табл. 2 (во всех вариантах принято α₁₁ =12,5°).

Окружная скорость в этом варианте:

u=( u/c_из)·c_из = 0,2·790,8= 158,2 м/с.

Средний диаметр ступени: d=u/(π·n)=158,2/(3,14·50)=1,007 м.

Действительная скорость пара на выходе из сопловой решетки (предварительная)

м/с.

Из уравнения сплошности для выходного сечения сопловой решетки определяем:

ε·l₁₁ = G·v₁₁/ (π·d·c₁₁·sinα₁₁) =

=10,22·0.208/(3,14·1,007·734,7·sin12,5°) = 0.0042 м.

Так как ε·l₁₁<0,02 м, принимаем парциальный подвод пара к рабочим лопаткам и находим оптимальную степень парциальности:

Длина сопловых лопаток:

l₁₁ = ε·l₁₁ / ε_опт = 0.0042/0.195=0.0217 м.

Так как м ширину сопловых лопаток можно принять равной b₁₁ = 0,04 м.