Расчет регулирующей ступени - Расчет паровой турбины

Выбираем регулирующую ступень в виде двухвенечного диска Кертиса. Примем теплоперепад в ней равным 30 % от общего теплоперепада НТ0, что составит

Н0Рс=0.3-1158.269 =347.481 кДж/кг.

Из предварительного расчета турбины известны:

Ориентировочный расход пара G = 11.239 кг/с;

    2) расчетное давление перед соплами регулирующей ступени p0=3.8 МПа; 3) энтальпия пара перед соплами регулирующей ступени h0=3261.359 кДж/кг. паровой турбина ступень энергетический

Строим в h, s-диаграмме водяного пара изоэнтропийный процесс расширения в этой ступени из начальной точки А0 (рис. 2) до точки аКtРс , откладывая теплоперепад Н0Рс=347.481 кДж/кг, и находим давление за регулирующей ступенью рКРс=0.965 МПа.

Рис. 2. Определение давления за регулирующей ступенью и располагаемого теплоперепада Н0(2-z)

Принимаем степень реактивности решеток

    - первой рабочей сР1=0, - направляющей сН=0,05, - второй рабочей сР2=0.

Теплоперепад, перерабатываемый в сопловой решетке,

Н011=(1- сР1-сН- сР2)-Н0Рс=0.95-347.481=330.107 кДж/кг.

Давление за первой рабочей решеткой, равное давлению за соплами (т. к. сР1=0 ), определяем по h, s-диаграмме:

Р11=р21=1.097 МПа.

Теплоперепад, перерабатываемый в направляющей решетке,

Н012= сН- Н0Рс=0.05-347.481=17.374 кДж/кг.

Давление за направляющей решеткой равно давлению за ступенью (т. к. сР2=0):

Р12=р22= рКРс=0,965 МПа.

Задавшись предварительно коэффициентом скорости ц=0.965, определяем потерю в соплах:

НС=(1- ц2) Н011=(1-0.9652)-330.107 =22.703 кДж/кг.

Откладывая потерю НС в h, s-диаграмме (см. рис. 2), находим на изобаре р11=р12 точку а11 , характеризующую состояние пара за соплами. В этой точке определяем удельный объем пара v11=0.21438 м3/кг.

Изоэнтропийная (условная) скорость истечения пара из сопловой решетки

СИз= .

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

Табл. 1 (во всех вариантах принято б11 =12,5°).

Для первого варианта отношение u/cИз = 0,2. Окружная скорость в этом варианте

U=( u/cИз )-cИз = 0.2-833.643= 166.729 м/с.

Средний диаметр ступени d=u/(р-n)=1.0614 м.

Действительная скорость пара на выходе из сопловой решетки

= 782.836 м

Из уравнения сплошности для выходного сечения сопловой решетки

Е-l11= G-v11/ (р-d-c11-sinб11) =

=11.239-0.21438/(3.14-1.0614-783.138-sin12.5°)= 0.004258 м.

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

.

Выходная длина сопловых лопаток

L11 = е-l11 / еОпт =0.004258/0.196=0,0217 м.

Ширину сопловых лопаток принимаем b11 = 0.04 м.

Уточненный коэффициент скорости сопловой решетки определяем по формуле при b11/l11 = 0.04/0.0217= 1.843 и значении угла б11 = 12.5°:

Уточненный коэффициент скорости сопловой решетки ц отличается от принятого ранее, поэтому скорость пара на выходе из сопловой решетки c11 и потерю энергии в сопловой решетки HC уточняем.

НС=(1- ц2) Н011=(1-0.96382)-330.107 =20.3215 кДж/кг

Откладывая потерю НС в h, s-диаграмме, находим на изобаре р11=р12 точку а11 , характеризующую состояние пара за соплами. В этой точке определяем удельный объем пара v11=0,2262 м3/кг.

Из уравнения сплошности для выходного сечения сопловой решетки

Е-l11= G-v11/ (р-d-c11-sinб11) =

=11.239-0.2262/(3.14-1.0614-782.836-sin12.5°)= 0,00427 м.

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

.

L11 = е-l11 / еОпт =0.004258/0.2012=0.0224 м

Основные результаты расчетов регулирующей ступени турбины для всех пяти вариантов сведены в табл. 1.

=783.1377 м/с

Элементы входного треугольника скоростей первой рабочей решетки

Осевые составляющие абсолютной и относительной скоростей пара на входе в рабочую решетку:

м/с

Окружная составляющая абсолютной скорости потока пара на входе в рабочую решетку:

м/с

Окружная составляющая относительной скорости потока пара на входе в рабочую решетку:

м/с

Относительная cкорость пара на входе в первую рабочую решетку:

м/с

Направление относительной скорости w11, характеризующееся углом в11 между вектором скорости w11 и окружным направлением (вектором u):

Длина и ширина рабочих лопаток первого венца:

м

м

Теоретическая относительная скорость потока пара на выходе из первой рабочей решетки:

- при сP1=0 м/с

Действительная относительная скорость потока в выходном сечении первой рабочей решетки:

Коэффициент скорости первой рабочей решетки шР1 определяется по выражению:

м/с

Элементы выходного треугольника скоростей первой рабочей решетки:

Находим угол :

Относительная скорость пара на выходе из рабочей решетки:

м/с

Окружная составляющая относительной скорости на выходе из рабочей решетки первого венца:

м/с

Окружная составляющая абсолютной скорости на выходе:

м/с

Осевые составляющие абсолютной и относительной скоростей потока в каждом сечении ступени одинаковы:

м/с

Величина абсолютной скорости на выходе из первой рабочей решетки: м/с

Угол выхода потока из рабочей решетки в абсолютном движении:

Теоретическая скорость потока на выходе из направляющей решетки:

М/с

Действительная абсолютная скорость потока на выходе из направляющей решетки:

м/с

м

Элементы входного треугольника скоростей второй рабочей решетки:

V12, v21 ( по h, s-диаграмме ).

Осевая составляющая скорости за направляющей решеткой:

м/с

Угол выхода потока из направляющей решетки:

Расчет элементов входного треугольника скоростей второй рабочей решетки проводится по аналогии с расчетом треугольника скоростей на входе в первую рабочую решетку:

м/с

м/с

м/с

м/с

м/с

м

Теоретическая относительная скорость потока на выходе из рабочих лопаток второго венца:

м/с

Действительная относительная скорость:

Коэффициент скорости первой рабочей решетки шР2 определяется по рис. 4:

м/с

Элементы выходного треугольника скоростей второй рабочей решетки:

Элементы выходного треугольника скоростей второго венца рабочих лопаток:

м/с

Другие элементы выходного треугольника скоростей второй рабочей решетк

м/с

м/с

м/с

м/с

Потеря энергии на рабочих лопатках первого венца :

кДж/кг

Энтальпия пара на выходе из первой рабочей решетки:

H21 = H0 - H011 - H021 + HC +HЛ1=

=3261.36-330.107-0+23.4536+20.3215=3002.0551 кДж/кг

Потеря энергии в направляющей решетке:

кДж/кг

Потеря энергии во второй рабочей решетке:

кДж/кг

Потеря с выходной скоростью ступени:

кДж/кг

Удельная механическая энергия, полученная рабочими лопатками первого и второго венцов, определяется по уравнению Эйлера:

кДж/кг

Располагаемый теплоперепад ступени:

кДж/кг.

Относительный лопаточный КПД ступени:

ЗОл = L/H0=275.2327/347.481=0.7921

Потеря мощности на трение и вентиляцию:

HТв = NТв/G=51.98/11.239=4.625 кДж/кг,

Где

кВт,

Где v1 =( v11 + v22)/ 2=(0.2262+0.2488)/2=0.2375

Потери на выколачивание (сегментные потери)

HВк = оВк-H0= 0.0325-47.481=11.3081 кДж/кг,

Где

Где

F1 = (G-v11/c1)-104=(11.239-0.2262/783.177)-104=32.461 см2

Потери от влажности пара HВл=0 ,так как ступень работает на перегретом паре.

Относительный внутренний КПД двухвенечной ступени

ЗСтОi = зОл - [(HТв +HВк+HВл)/ H0]=0.7921-[(4.625+11.3081)/347.481=

=0.7462

Внутренний теплоперепад ступени:

HI = H0- зСтОi=347.481-0.7462=259.3049 кДж/кг

Из вариантных расчетов (табл. 1) следует, что наибольший внутренний относительный КПД регулирующей ступени зOiMax=0,7529 при среднем диаметре dРс=1.1676 м (вариант с отношением скоростей u/сИз=0,22). Энтальпия пара за регулирующей ступенью в этом варианте

HКРс=h0- HIРс=3261.36-259.3049=2999,7255 кДж/кг.

Эта энтальпия соответствует состоянию пара в точке аКРс на изобаре рКРс=0,965 МПа h, s-диаграммы (см. рис. 7) и учитывает все лопаточные и дополнительные потери регулирующей ступени. Из этой точки начинается процесс расширения пара в нерегулируемых ступенях турбины.

Похожие статьи




Расчет регулирующей ступени - Расчет паровой турбины

Предыдущая | Следующая