Определение числа нерегулируемых ступеней турбины

Примем диаметр корневого сечения второй ступени dк2=dкz=1,195 м, длину рабочих лопаток l22=0,014 м. Средний расчетный диаметр ступени d2=dк2+l22=1,195+0,014=1,209 м.

Окружная скорость на среднем диаметре:

u2=π∙ d2∙n=3,14∙1,209∙50= 189,8 м/с.

Теплоперепад на вторую ступень:

Н00z= 83,6 кДж/кг.

Число ступеней турбины z:

z = (1+αt)∙Н0(2-z)/H0 ,

где H0(2-z) – общий располагаемый теплоперепад, приходящийся на группу ступеней: вторая – последняя.

Н0(z-2)=hpcк– hkt(2-z)=2987,8– 2120= 867,8 кДж/кг.

αt – коэффициент возврата теплоты.

Согласно учебнику [3 с. 126]

αt=kt∙(1 –ηoi)∙ Н0(2-z)∙(z–1)/z, (4 )

ηoi = 0,8

kt=3,2∙10-4 для группы ступеней, часть которых работает в области перегретого пара, а другая часть – в области влажного пара.

Для рассчитываемой турбины по формуле (4) при ориентировочном значении z=10

αt= 3,2∙10-4∙(1– 0,8)∙867,8∙(10-1)/10 = 0.05

Число нерегулируемых ступеней турбины по формуле:

z =(1+ 0.05)∙867,8/83,6=10,89 .

Округляя, принимаем число нерегулируемых ступеней z=11. Невязку теплоперепада:

Δ = H0p–H0∙z =867,8∙(1+0,05)–83,6∙11 =-8,41 кДж/кг

С учетом распределения невязки назначим теплоперепад на первую нерегулируемую ступень:

Н0(2) = 83,0 кДж/кг.

Н0(3-12) = 81,0 кДж/кг.

В связи с изменением располагаемых теплоперепадов ступеней уточняем величину диаметра корневых сечений проточной части:

Определение числа нерегулируемых ступеней турбины - student2.ru Определение числа нерегулируемых ступеней турбины - student2.ru

1.5. Расчет второй (первой нерегулируемой) ступени

Для расчета ступени предварительно заданы или най­дены следующие параметры:

1) располагаемый теплоперепад Н0= 83,0 кДж/кг;

2) примем длины сопло­вых и рабочих лопаток l1=0,0117м,

l2 =0,0137 м;

3) средний диаметр ступени d= dк+l2= 1,183+0,0137= 1,1967 м;

4) состояние пара перед ступенью (после регулирующей ступени–точка a0 на рис. 4): h0 =hкрс= 2987,82 кДж/кг,

p0= pкрс=1,024 МПа;

5) расход пара через ступень G= 10,22кг/с;

6) скорость пара на входе в ступень с0 = 0 (для после­дующих ступеней с0 > 0 и зависит от скорости с2пре­дыдущей ступени).

В среднем (расчетном) сечении степень реактивности ρ определяется:

ρ=1–(1–ρк)∙( dк/d)1,8=1–(1–0)∙(1,183/1,1967)1,8= 0.02

В сопловой решетке перерабатывается теплоперепад:

Н01 = (1 –ρ)Н0= (1 –0,02)∙83 = 81,34 кДж/кг.

В рабочей решетке перерабатывается теплоперепад:

Н02 = ρ∙Н0 = Н0– Н01 = 83 –81,34 =1,66 кДж/кг.

Определение числа нерегулируемых ступеней турбины - student2.ru

Рисунок 4 - Процесс расширения пара в турбинной ступени в h,s-диаграмме

Откладывая на изоэнтропе, проходящей через точку а0на h,s-диаграмме (рис. 4), теплоперепад Н01 и Н02, найдем изобары р1 = 0,7231 МПа (проходит через точку а1t) и p2= 0,7177 МПа (проходит через точку a2t).

Предварительно примем коэффициент скорости сопловой решетки φ=0,949.

Потери в сопловой решетке

Нс= (1–φ2) ∙ (H0l + с02/2000)=(1 –0,9492) ∙81,34 =8,1 кДж/кг.

Точка a1на изобаре р1 определяется по энтальпии

h1 = h0–Н01с = 2987,82–81,34+8,1 = 2914,58 кДж/кг.

В точке a1 на h, s-диаграмме определяем удельный объем пара на выходе из сопловой решетки v1= 0,313 м3/кг.

Действительная скорость выхода пара из сопловой решетки:

Определение числа нерегулируемых ступеней турбины - student2.ru м/c

Принимаем:

α1= 11о

Произведение ε∙l1:

ε∙l1=G∙v1/(π∙d∙c1∙sinα1)=

=10,22∙0,313/(π∙1,1967∙382,6∙sin11o)=0,0115 м.

l1= ε∙l1/ εопт.

ε∙l1> 0,01м, степень парциальности принимаем ε=1, поэтому окончательная длина сопловых лопаток

l1= ε∙l1/ ε=0,0115/1=0,0115 м.

l1<0,03 м, то примем b1=0,04 м

Уточняем коэффициент скорости φ по выражению :

φ= 0,98– 0,009∙0,04/0,0115=0,949.

Окружная скорость на среднем диаметре

u=π∙d∙n= π∙1,1967∙50=187,9 м/c.

Определяем все параметры потока пара на входе в рабочую решётку:

c1u= с1∙сosα1= 382,6∙сos11o= 375,6 м/c;

c1a=w1a = с1∙sin α1=382,6∙sin11o =73 м/c;

w1u= c1u– u =375,6–187,9 = 187,7 м/c;

w1= Определение числа нерегулируемых ступеней турбины - student2.ru = 201,4 м/c;

β1=аrcsin (w1a/ w1)= аrcsin(73/201,4)=21,2o.

Принимаем:

β2=19

поворота Δβ=180–( 19+21,2)=139,8

Коэффициент скорости рабочей решётки ψ определяют по выражению:

ψ=0,972–[0,0037+0,00021∙(139,8–90)]∙(1,4+ 0.025/0.0115) = 0.94.

Теоретическая скорость пара на выходе из рабочей решётки

Определение числа нерегулируемых ступеней турбины - student2.ru м/c.

Действительная относительная скорость пара на выходе из решётки

w2=ψ∙ w2п=0,94∙209,5=196,9 м/c.

Потери в рабочей решётке

Нл=(1–ψ2)∙ w22п/2000=(1–0,942)∙209,52/2000=2,7 кДж/кг.

Определяем положение точки а2 на изобаре р2=0,7177 МПа h,s-диаграммы (рис. 4) по энтальпии

h2=h1–H02+Hл=2914,58 –1,66+2,7=2915,62кДж/кг

и находим удельный объём пара за рабочей решёткой в точке а2h,s-диаграммы: v2=0,316 м3/кг.

с=w2a=w1a∙l1∙v2/(l2∙v1)=

=73∙0,0115∙0,316/(0,0135∙0,313)= 62,8м/c.

Находим другие элементы выходного треугольника скоростей:

Определение числа нерегулируемых ступеней турбины - student2.ru м/c;

Определение числа нерегулируемых ступеней турбины - student2.ru м/c

Определение числа нерегулируемых ступеней турбины - student2.ru м/c

β2=arcsin(w2a/w2)= arcsin(62,8/196,9)=18,7o;

α2=arccos(–c2u/c2)= arccos(-1,1/62,8)=89,0.

Потеря с выходной скоростью ступени

Нв22/2000=62,82/2000=1,97 кДж/кг.

Удельная работа пара на лопатках ступени (по уравнению

Л. Эйлера)

L=u∙(c1u–c2u)/1000=187,9∙(375,6-1,1)/1000=70,369 кДж/кг.

Наши рекомендации