Подробный расчет ступеней цвд.

2.1 Расчет регулирующей ступени

Из ориентировочного расчета неизменными остаются величины:

· Располагаемый тепловой перепад регулирующей ступени кДж/кг

· Диаметр регулирующей ступени 1,08 м

· Отношение скоростей

2.1.1 Расчет сопл регулирующей ступени

à Режим докритический

 

0,61876

Теоретическая скорость истечения из сопл

м/с

Площадь выходного сечения сопл

u_1t=0,0344 м³/кг; m_1t=0,97

м²

Произведение степени парциальности на высоту сопловой решетки

мм

Высота сопловой решетки

мм

2.2 Выбор профиля сопловой лопатки

Число Маха:

По a_1э=15° и М_1t=0,61 по каталогу профилей выбираем профиль С-9012А, где ширина решетки В=34,6 мм;

Хорда профиля — b₁ = 6,25 cм;

Шаг решетки — t₁ =50 мм;

Относительный шаг — `t = =0,8

Угол установки — a_у = 33,6°

 

-число каналов в решетке:

Принимаем z=53 и пересчитываем все характеристики:

-шаг решетки:

 

 

-относительный шаг:

-выходная ширина сопловых каналов

мм.

2.3 Определение потерь сопловой решетки

Реальные потери:

Тепловая потеря в сопловой решетке

кДж/кг

Скоростной коэффициент

Действительная скорость истечения из сопл

м/с

2.4 Одновенечная ступень

К определению выходного угла лопаток рабочего венца

à b₁ = 22,443°

м/с

кДж/кг

м/с

Выбор профиля рабочих лопаток

Число Маха

Профиль рабочих лопаток — Р-3021А, где В=25 мм.

Относительный шаг — `t =t₂/b₂=15,57/25,63= 0,6075

Угол установки — b_у = 78,2°

Хорда профиля b₂ = 25,63 мм

 

-число каналов в решетке:

Принимаем z₂=218 и пересчитываем все характеристики:

-шаг решетки:

 

 

-относительный шаг:

-выходная высота рабочей решетки:

 

 

Действительные потери:

 

Потери в лопатках венца

Действительная скорость

м/с

 

Потеря энергии в рабочих лопатках

кДж/кг

à a₂ = 55,152°

м/с

Потери энергии с выходной скоростью

Относительный лопаточный КПД

Невязка 0,024%.

2.5 Определение внутреннего относительного КПД

Потери на трение и вентиляцию

Тепловая потеря на трение и вентиляцию

кДж/кг

Относительная потеря на трение и вентиляцию

Потеря на выколачивание застойного пара

B₂=b₂ sin b _y=25 мм

Где: m = 4; B₂ — ширина ряда рабочих лопаток

Потери тепла на выколачивание

кДж/кг

Внутренний относительный КПД ступени

Использованный тепловой перепад ступени

кДж/кг

Внутреняя мощность

кВт

 

3. Определение расхода пара через нерегулируемые ступени

 

Детальный расчет нерегулируемых ступеней

Таблица 4.1.

№ п/п	Наименование Величины	Размерность	Расчетная ф-ла. Порядок опр-ия	Номер ступени
I	II	X
	Расход пара	кг/с	G’ – с учетом утечки через конц. упл-ние	208,95	208,95	208,95
	Давление перед ступенью	МПа	Р0 – по i-s диаграмме	9,45	7,875	2,02
	Температура пара перед ступенью	°С	t0 – по i-s диаграмме	507,4	479,8	291,8
	Энтальпия пара перед ступенью	кДж/кг	i0 – по i-s диаграмме	3400,65	3349,9	3005,3
	Заторможенный поток: а) энтальпия	кДж/кг		3405,73	3353,77	3009,3
б) давление	МПа	`Р0 – по i-s диаграмме	9,597	7,971	2,062
в) температура	°С	`t0 – по i-s диаграмме	510,58	481,86	294,03
	Изоэнтропный теплоперепад	кДж/кг	h0 - из ориентировочно-го расчета	59,987	61,39	71,97
	Теплоперепад ступени с учетом параметров заторможенного потока	кДж/кг		65,01	65,17	75,99
	Фиктивная скорость	м/с		360,58	361,03	389,85
	Давление за ступенью	МПа	Р2 – по i-s диаграмме	7,875	6,49	1,5
	Средний диаметр ступени	м	d – из ориентировочно-го расчета	1,02228	1,02716	1,09635
	Окружная скорость	м/с		160,58	161,37	172,21
	Отношение скоростей	—		0,4453	0,44697	0,4417
	Степень реакции	—	r - из ориентировочно-го расчета	0,15	0,15	0,15
	Изоэнтропный перепад сопловой решетки	кДж/кг		51,0	52,18	61,17
	Давление за сопловой решеткой	МПа	Р1 – по i-s диаграмме	8,107	6,69	1,574
	Теор. удел. Объем за сопловой решеткой	м^3/кг	u1t – по i-s диаграмме	0,0398	0,0466	0,01477
	Полный изоэнтр. Перепад за сопл. Решеткой	кДж/кг		56,01	55,96	65,19
	Отношение давлений	—		0,8447	0,8397	0,7633
	Абсолют. теор. Скорость за сопл. Решеткой	м/с		334,7	334,5	361,1
	Скорость звука за сопл. Решеткой	м/с		647,65	636,62	549,75
	Число Маха	—		0,5168	0,5254	0,6568
	Выходное сечение сопл решетки(по полному расходу пара)	мм^2		25304,8	29671,8	87767,3
	Число гребешков диафр. уплотнения	—	z1y - принимаем
	Диаметр вала под уплотнениями	мм	dy1 - принимаем
	Радиальный зазор уплотнения	мм		0,5	0,5	0,5
	Площадь конц. зазора в уплотнении	мм^2		785,4	785,4	785,4
	Величина утеки через диафр. Уплотнение	кг/с		1,67	1,426	0,4855
	Расход пара через сопловую решетку	кг/с		207,28	207,52	208,46
	Площадь выходного сечения српловой решетки	мм^2		25102,54	29469,34	87563,34
	Эффективный угол выхода сопл. Решетки	°	a1э- задается
	Степень парциальности ступени	—	е - задается
	Высота сопловой решетки	мм		30,44	35,53	98,45
	Профиль сопловой решетки	—	Атлас профилей	C9015A	C5515A	C5515A
	Угол установки	°	aу - атлас профилей	36,41	42,77	42,77
Осевая ширина	мм	В1 - атлас профилей	34,72	34,8	34,8
Хорда профиля	мм		58,49	51,25	51,25
	Шаг сопловой решетки	мм		50,17	43,6	43,6
	Количество сопловых каналов	шт
	Ширина соплового канала в выходном сечении	мм		29,78	29,62	29,62
	Коэффициент потерь энергии сопловой решетки	—	x1 – по приложению 2	0,0837	0,0710	0,0434
	Коэффициент скорости	—		0,9572	0,9638	0,9781
	Скорость потока за соплами	м/с		320,39	322,41	353,18
	Отношение скоростей	—		0,5012	0,5005	0,4876
	Угол направления относительной скорости за сопловой решеткой	°		29,115	29,079	28,418
	Относительная скорость	м/с		170,42	171,69	192,08
	Потеря энергии сопловой решетки	кДж/кг		4,2687	3,7048	2,6547
	Изоэнтропный теплоперепад рабочей решетки	кДж/кг		8,998	9,2085	10,7955
	Распологаемая энергия рабочей решетки	кДж/кг		23,52	23,948	29,242
	Теоретическая относительная скорость за рабочей решеткой	м/с		216,89	218,85	241,84
	Давление за рабочей решеткой	МПа	Р2 – по i-s диаграмме	7,875	6,49	1,5
Теор. удельный объем за рабочей решеткой	м^3/кг	u2t – по i-s диаграмме	0,0409	0,0479	0,1537
	Скорость звука за рабочей решеткой	м/с		647,08	635,71	547,46
	Число Маха	—		0,3351	0,3443	0,4417
	Параметры заторможенного потока перед раб. решеткой: а) давление	МПа	`Р1 – по i-s диаграмме	8,5	7,021	1,712
б) удельный объем	м^3/кг	`u1 – по i-s диаграмме	0,0385	0,045	0,1387
	Отношение скоростей	—		0,9265	0,9244	0,8762
	Угол потока за рабочей решеткой	°	b2э = b1-6	24,4721	24,4721	24,4721
	Высота рабочей решетки по полному расходу	мм		31,907	36,8561	101,69
	Диаметр надбандажного уплотнения	мм		1054,19	1064,02	1198,04
	Веерность ступени	—		32,039	27,866	10,871
	Реакция на переферии ступени	—		0,2007	0,2079	0,2882
	Утечки через верхний зазор рабочих лопаток	кг/с		3,424	3,013	1,425
	Расход пара через рабочую решетку	кг/с		203,85	204,51	207,04
	Площадь выходного сечения рабочей решетки	мм^2		41207,36	47986,14	143042,4
	Выходная высота рабочей решетки	мм		30,974	35,898	100,254
	Профиль рабочей решетки	—	Атлас профилей	P3524A	P3524A	P3021A
	Шаг рабочей решетки	мм		15,891	17,92	27,32
	Угол установки	°	bу - атлас профилей	79,595	79,595
Осевая ширина	мм	В2 - атлас профилей	28,395	28,395	42,869
Хорда профиля	мм		28,87	28,87	43,29
	Количество каналов рабочей решетки	шт
	Ширина канала в выходном сечении	мм		6,583	7,423	11,317
	Коэффициент скорости рабочей решетки	—		0,9448	0,9451	0,9518
	Коэффициент потерь в рабочей решетке	—	x2 – приложение 2	0,1073	0,1068	0,0940
	Относительная скорость за рабочей решеткой	м/с		204,92	206,83	230,19
	Угол направления абсолютной скорости за рабочей решеткой	°		73,013	72,851	68,636
	Абсолютная скорость за рабочей решеткой	М/с		88,761	89,799	102,392
	Потеря энергии рабочей решетки	КДж/кг		2,542	2,558	2,749
	Потеря с выходной скоростью	КДж/кг		3,939	4,032	5,242
	Распологаемая энергия ступени	КДж/кг		60,901	61,316	69,953
	Относительный лопаточный КПД	—		0,87553	0,88471	0,84782
	Относительная потеря энергии от утечек через диафрагму	—		0,007	0,006	0,00197
	Относительная потеря энергии от утечки поверх раб. лопатки	—		0,014346	0,01276	0,00578
	Потеря энергии от утечек	КДж/кг		1,3	1,1526	0,5422
	Мощность трения и вентиляции	КВт	Nтв	105,8	92,56	39,94
	Тепловая потеря от трения и вентиляции	КДж/кг		0,5063	0,44269	0,1911
	Относительная потеря от выколачивания	—
	Относительная потеря от трения и вентиляции	—		0,0083	0,00722	0,00273
	Тепловая потеря от выколачивания	КДж/кг
	Внутренний теплоперепад ступени	КДж/кг		51,515	52,652	58,574
	Внутрнний относительный КПД ступени	—		0,84587	0,85869	0,83733
	Внутреняя мощность ступени	КВт			11001,5	12239,1

*)

 

Турбина в целом:

 

На основе машинного расчета:

электрическая мощность

внутренний относительный КПД турбины

.

 

 

ПЕРЕМЕННЫЙ РЕЖИМ РАБОТЫ.

1. Номинальный расход:

Общее количество сопл

Z₀=53

Расределим их по группам:

z₁ = 19; z₂ =17; z₃ = 17;

Площадь сечения каждой группы сопл: