Порядок расчета двухвенечной ступени

1. Суммарная степень реактивности ступени, выбранная на этапе предварительного расчета регулирующей ступени, распределяется между рабочей решеткой первого венца, поворотной решеткой и рабочей решеткой второго венца поровну или с небольшим возрастанием:

2. Располагаемые теплоперепады в сопловой решетке, рабочей решетке первого венца, поворотной решетке и рабочей решетке второго венца, кДж/кг:

3. По H–S диаграмме, рис. II.2, определяются параметры пара за решетками Параметры рекомендуется опре-делять по электронным таблицам или программам.

4. Теоретическая абсолютная скорость выхода из сопловой решетки, м/с:

5. Скорость звука в потоке пара за сопловой решеткой, м/с:

где k – показатель изоэнтропы. Для перегретого пара k = 1,3.

6. Число Маха сопловой решетки:

7. По значениям числа М_1t , углов α₀ = 90 º и α_1эф выбирается профиль сопловой решетки, а для выбранного профиля – относительный шаг (Приложение XI). Угол α_1эф выбран на этапе предварительного расчета регулирующей ступени (подраздел 2.2).

8. Выходная площадь сопловой решетки предварительная, м²:

а) при M_1t < 1

б) при M_1t > 1

где μ₁ – коэффициент расхода сопловой решетки, предварительно прини-мается μ₁ = 0,97 (с последующим уточнением).

9. В регулирующих ступенях применяется парциальный подвод пара. Поэтому вначале определяется произведение, м:

10. Отсюда оптимальная степень парциальности:

11. Высота сопловых лопаток, предварительная, м:

12. Выбирается значение хорды b₁, мм. Выбор хорды b₁ подробно освещен в подразделе 3.1. Определяется отношение выбранной хорды к высоте сопловых лопаток .

13. По отношению уточняется коэффициент расхода сопловой решетки:

μ₁= 0,982 – 0,005b₁/l₁.

14. После уточнения коэффициента μ₁ расчет повторяется от пункта 8.

Рис. II.1. Проточная часть двухвенечной регулирующей ступени

Рис. II.2. Процесс расширения двухвенечной регулирующей ступени

15. Коэффициент скорости сопловой решетки:

φ = 0,980 – 0,009 b₁/l₁.

16. Действительная абсолютная скорость выхода из сопел, м/с:

С₁ = φ ∙ С_1t.

17. Если число Маха М_1t > 1, имеет место отклонение потока в косом срезе от оси сопловых каналов на угол δ. С учетом отклонения угол выхода потока из сопловых каналов определяется по формуле Бэра:

где – критическая скорость потока, м/с; – объем пара в минималь-ном сечении сопел при критическом давлении ; критическое давление ; . Критический объем определяется по давле-нию с помощью электронных таблиц или по уравнению изоэнтропы:

Если < 1, отклонения в косом срезе не происходит. В этом случае

18. Шаг сопловых лопаток, мм:

Относительный шаг выбран в п. 7.

19. Число сопловых лопаток:

После округления Z₁ до ближайшего целого значения шаг t₁ уточняется.

20. Потеря энергии в сопловой решетке, кДж/кг:

Значение откладывается вверх и на изобаре Р₁ фиксируется точка, характеризующая состояние пара перед рабочей решеткой первого венца, рис. II.2.

21. Окружная скорость на среднем диаметре, м/с:

22. Относительная скорость пара на входе в рабочую решетку первого венца, м/с:

23. Угол входа в рабочую решетку первого венца, град:

24. Теоретическая относительная скорость выхода из рабочей решетки первого венца, м/с:

25. Скорость звука и число Маха рабочей решетки первого венца:

где – объем пара за рабочей решеткой первого венца, рис. II.2 (допус-кается определять по основной изоэнтропе).

26. Высота рабочих лопаток первого венца, м:

где ∆ = ∆1 +∆2 – суммарная перекрыша, табл. I.1.

27. Выбирается значение хорды b₂, мм. (Выбор хорды b₂ подробно освещен в подразделе 3.1). Определяется отношение выбранной хорды к высоте рабочих лопаток .

28. Коэффициент расхода рабочей решетки первого венца :

= 0,965 – 0,015 b₂/l₂.

29. Выходная площадь рабочей решетки первого венца, м²:

30. Угол выхода относительной скорости из рабочей решетки первого венца, град:

31. По значениям числа М_2t, углов и выбирается профиль ра-бочей решетки (Приложение XI), а для выбранного профиля – относитель-ный шаг .

32. Коэффициент скорости рабочей решетки :

= 0,957 – 0,011 b₂/l₂;

33. Действительная скорость выхода из рабочей решетки первого венца, м/с:

34. Абсолютная скорость выхода из рабочей решетки первого венца, м/с:

35. Угол выхода из рабочей решетки первого венца в абсолютном движении (иначе говоря, угол входа в поворотную решетку ), град:

36. Шаг рабочей решетки первого венца, мм:

,

где – относительный шаг, см. пункт 31.

37. Число рабочих лопаток первого венца:

После округления Z₂ до ближайшего целого значения шаг t₂ уточняется.

38. Потеря энергии в рабочей решетке первого венца, кДж/кг:

Значение откладывается вверх и на изобаре Р₂ фиксируется точка – состояние пара перед поворотной решеткой, рис. II.2.

39. Теоретическая абсолютная скорость выхода из поворотной решетки, м/с:

40. Скорость звука в потоке пара за поворотной решеткой, м/с:

где = 1,3.

41. Число Маха поворотной решетки:

42. Высота поворотных лопаток, м:

Здесь ∆ = ∆1 +∆2 – суммарная перекрыша, табл. I.1.

43. Выбирается значение хорды b_П, мм. Выбор хорды b освещен в подразделе 3.1. Определяется отношение выбранной хорды к высоте поворотных лопаток b_П/l_П.

44. По отношению b_П/l_П определяется коэффициент расхода поворотной решетки:

μ_П= 0,965 – 0,015 b_П/l_П.

45. Выходная площадь поворотной решетки, м²:

46. Угол выхода из поворотной решетки:

47. По значениям числа , углов (п. 35) и выбирается профиль поворотной решетки типа «Р», а для выбранного профиля – относительный шаг (Приложение XI).

48. Коэффициент скорости поворотной решетки:

ψ_П = 0,957 – 0,011 b_П/l_П.

49. Действительная абсолютная скорость выхода из поворотной решетки, м/с:

50. Шаг поворотных лопаток, мм:

51. Число поворотных лопаток:

После округления до ближайшего целого значения шаг уточняется.

52. Потеря энергии в поворотной решетке, кДж/кг:

Значение откладывается вверх и на изобаре (рис. II.2) фикси-руется точка, характеризующая состояние пара перед рабочей решеткой второго венца.

53. Относительная скорость пара на входе в рабочую решетку второго венца, м/с:

54. Угол входа в рабочую решетку второго венца, град:

55. Теоретическая относительная скорость выхода из рабочей решетки второго венца, м/с:

56. Скорость звука и число Маха в потоке за рабочей решеткой второго венца:

где – объем пара за рабочей решеткой второго венца, рис. II.2.

57. Высота рабочих лопаток второго венца, м:

где ∆ = ∆1 +∆2 – суммарная перекрыша, табл. I.1.

58. Выбирается значение хорды мм. (Выбор хорды освещен в подразделе 3.1). Определяется отношение выбранной хорды к высоте рабочих лопаток второго венца

59. Коэффициент расхода рабочей решетки второго венца:

= 0,965 – 0,015

60. Выходная площадь рабочей решетки второго венца, м²:

61. Угол выхода из рабочей решетки второго венца, град:

62. По значениям числа , углов и выбирается профиль рабочей решетки второго венца (Приложение XI), а по выбранному профилю – относительный шаг .

63. Коэффициент скорости рабочей решетки второго венца:

= 0,957 – 0,011

64. Действительная относительная скорость выхода из рабочей решетки второго венца, м/с:

65. Абсолютная скорость выхода из рабочей решетки второго венца (из ступени), м/с:

66. Угол выхода из ступени, град:

Рис. II.3. Треугольники скоростей двухвенечной регулирующей ступени

67. Шаг рабочей решетки второго венца, мм:

.

68. Число рабочих лопаток второго венца:

После округления до ближайшего целого значения шаг уточняется.

69. Потеря энергии в рабочей решетке второго венца, кДж/кг:

70. Потеря с выходной скоростью, кДж/кг:

71. Значения и откладываются вверх по изобаре , рис. II.2.

72. Поскольку энергия выходной скорости в следующей ступени не используется, располагаемая энергия регулирующей ступени, кДж/кг:

.

73. Относительный лопаточный КПД ступени:

.

Расхождение между значениями не должно превышать 1,5 %.

74. Коэффициент потерь от трения боковых поверхностей рабочего колеса в паровой среде

где [1, 2].

75. Потери от трения, кДж/кг:

76. Коэффициент потерь от парциального подвода пара:

где для активных профилей рабочих лопаток регулирующих ступеней ; е_кож = 0,8(1 – е_opt) – доля окруж-ности рабочего колеса, закрытая противовентиляционным кожухом.

77. Потери от парциального подвода, кДж/кг:

78. В регулирующей ступени диафрагма отсутствует, поэтому потеря от протечек через диафрагменное уплотнение не учитывается. Здесь же не учитывается протечка через переднее концевое уплотнение.

79. Коэффициент потерь от протечек через бандажные уплотнения поверх рабочих лопаток:

где – периферийный диаметр ступени; – радиальный и осевой зазоры; ; z – число гребней бандажного уплотнения (обычно z = 2).

80. Потеря от протечек, кДж/кг:

81. Использованный теплоперепад ступени, кДж/кг:

82. Внутренний относительный КПД:

83. Внутренняя мощность ступени, кВт: