Предварительный расчет ЧНД

Высоту рабочих лопаток первой ступени ЧНД можно оценить так же, как и в ЧСД:

= + (18–20 мм).

Тогда высота сопловых лопаток

= – ∆,

где перекрыша ∆ = 6 – 8 мм (табл. I.1).

Приняв корневой диаметр первой ступени ЧНД таким же, как в ЧСД или задавшись им по прототипу, определяют средний диаметр первой ступени ЧНД, м:

Степень реактивности первой ступени ЧНД принимается несколько выше, чем в последней ступени ЧСД.

Средний диаметр последней ступени, м:

где G – расход пара, кг/с; – удельный объем за последней ступенью ЧНД, рис. 2; – веерность ступени; – скорость пара за последней ступенью, м/с; – угол выхода из ступени.

Веерность характеризует пропускную способность ступени. Для ЧНД турбин малой мощности (менее 50 МВт) = 3,5–4, большой мощности = 2,5–3. При выборе значения следует опираться на прототип. Скорость определяется потерей с выходной скоростью ∆H_вс. В турбинах малой мощности ∆H_вс = 16–20 кДж/кг, большой мощности – 25–45 кДж/кг. Тогда скорость м/с. Угол стремятся обеспечить близким к 90^о.

Высота рабочих лопаток последней ступени, м:

Средний диаметр ступени и высоту лопаток следует сравнивать с прототипом. Если они значительно отличаются от прототипа, следует перезадаться и . Размеры последней ступени можно также выбрать из ряда типовых ступеней ЧНД Ленинградского Металлического завода (ЛМЗ) по величине объемного расхода GV₂ из условия минимума потерь с выходной скоростью и максимума КПД, рис. X.1.

Корневой диаметр последней ступени, м:

Степень реактивности:

где = 0,03–0,05.

После определения размеров последней ступени целесообразно произвести оценку ожидаемых углов и в следующем порядке:

Здесь принимается μ₁ = 0,97, φ = 0,97 – удельный объем за сопловой решеткой последней ступени, рис. 7.

,

где перекрыша ∆ принимается по табл. I.1.

,

,

где μ₂ = 0,94, – удельный объем за последней ступенью ЧНД, рис. 7.

Удельные объемы следует определять очень точно, лучше по электронным таблицам.

Рис. 7. Процесс расширения ЧНД

В последних ступенях ЧНД конденсационных турбин максимальные значения углов на среднем диаметре не превышают = 20–25º, = 30–35º. Нередко первоначально найденные размеры и не обеспечивают приемлемых углов, вследствие чего не удается подобрать эффективные профили решеток из атласа МЭИ (Приложение XI). Это затрудняет определение геометрических характеристик профилей (f_к, W_min), необходимых для расчета лопаток на прочность. Поэтому, если углы или больше максимальных значений, следует увеличить значения и , выбрав их, например, из ряда типовых ступеней ЧНД ЛМЗ, рис. X.1.

В конечном итоге определяется число ступеней и их теплоперепады (см. расчет ЧВД и ЧСД). На диаграмме обязательно наносится линия изменения корневых диаметров, так как при детальном расчете ступеней ЧНД высота рабочих лопаток определяется как разность средних и кор-невых диаметров:

l₂ = d_ср– d_к .