Расчет второй (первой нерегулируемой) ступени

 

Ступень проектируем активной, принимая в корневом сечении незначительную степень реактивности (принимаем ) для предотвращения больших осевых усилий, действующих на ротор турбины. В среднем (расчетном) сечении степень реактивности определяется по формуле

.

Располагаемый теплоперепад, перерабатываемый в сопловой решетке

кДж/кг.

Располагаемый теплоперепад, перерабатываемый в рабочей решетке

кДж/кг.

Откладывая на изоэнтропе, проходящей через точку А₀ на h,s-диаграмме теплоперепад и , найдем изобары 0,876 МПа (давление за сопловой решеткой) и 0,869 МПа (давление за рабочей решеткой).

Предварительно принимаем ширину сопловых лопаток 40 мм.

Предварительно принимаем длину сопловых лопаток 14 мм.

Коэффициент скорости сопловой решетки принимаем по [3]: 0,954.

Потери в сопловой решетке

кДж/кг.

Удельный объем пара за сопловой решеткой определяется по h,s-диа­грамме в точке А₁, которую найдем на изобаре р₁, если из точки A_1t, характеризующей состояние пара за соплами при изоэнтропийном истечении, отложим вверх потерю в соплах Н_с (рис. 4)

0,28487 м³/кг.

Энтальпия пара за сопловой решеткой (точка А₁) 3014,9 кДж/кг.

Действительная скорость выхода пара из сопловой решетки

м/с.

Принимаем степень парциальности .

Принимаем эффективный угол выхода пара из сопловой решетки °.

Из уравнения сплошности для выходного сечения сопловой решетки находим длину сопловых лопаток

,

м.

Принимаем ширину сопловых лопаток мм.

Окружная скорость

м/с.

Элементы входного треугольника скоростей первой сопловой решетки:

м/с,

м/с,

м/с,

м/с,

°.

Длина рабочих лопаток м.

Принимаем ширину рабочих лопаток мм.

Коэффициент скорости рабочей решетки определяем по [3] 0,936.

Определяем теоретическую скорость на выходе из рабочей решетки

м/с.

Потери в рабочей решетке

кДж/кг.

Действительная скорость в выходном сечении рабочей решетки

м/с.

Откладывая в h,s-диаграмме от точки A_2n вверх потею Н_л, найдем на изобаре р₂ точку A₂, характеризующую состояние пара за рабочими лопатками. Находим удельный объем в этой точке

0,2873 м³/кг.

Энтальпия пара за рабочей решеткой (точка А₂) 3016,1 кДж/кг.

Элементы выходного треугольника скоростей первой рабочей решетки:

м/с,

м/с,

м/с,

67,767 м/с,

м/с.

Направление выхода потока пара из рабочей решетки в относительном движении

°.

Направление выхода потока пара из рабочей решетки в абсолютном движении

°.

 

Проверка сходимости энергетического баланса ступени

1. Приход энергии:

Располагаемый теплоперепад 91 кДж/кг.

2. Расход энергии:

Полезная работа

кДж/кг.

Потеря в соплах 7,967 кДж/кг.

Потери в рабочих лопатках 3,024 кДж/кг.

Выходная потеря

кДж/кг.

Итого: приход 91 кДж/кг,

расход

= 90,999 кДж/кг.

 

Относительный КПД на лопатках

.

Потеря мощности на трение

кВт.

Потери на трение

кДж/кг.

Утечки пара через лабиринтовые уплотнения диафрагмы и через зазоры между концами лопаток и корпусом турбины определяем, задавшись некоторыми конструктивными размерами.

1. Диаметр уплотнения, м,

2. Зазор между гребнем уплотнения и валом, м.

3. Шаг уплотнения, м,

4. Число гребней уплотнения, .

Утечка пара через уплотнения

кг/с.

Потеря энергии с утечкой

кДж/кг.

Внутренний относительный КПД ступени

.

Внутренний теплоперепад ступени

кДж/кг.

 

1.6 Определение числа нерегулируемых ступеней и распределение
теплоперепада на второй отсек турбины (после регулируемого отбора)

 

Энтальпия пара в камере регулируемого отбора 2943,8 кДж/кг.

Общий теплоперепад, перерабатываемый в отсеке

кДж/кг.

Внутренний относительный КПД 0,80.

Коэффициент возврата тепла

,

где – коэффициент, для отсека работающего как в области перегретого, так и в области насыщенного пара кг/кДж.

Теплоперепад, приходящийся на группу ступеней (отсек)

кДж/кг.

Теплоперепад, перерабатываемый в нерегулируемой ступени (из расчета первого отсека) 99,481 кДж/кг.

Рассчитываем число ступеней отсека

.

Принимаем число нерегулируемых ступеней отсека z = 7.

Невязку теплоперепада можно распределить равномерно по всем ступеням за исключением первой нерегулируемой и последней. Теплоперепад на первую ступень необходимо взять на 2-2,5 кДж/кг больше чем на остальные, из-за отсутствия входной скорости.

Предварительно назначенный теплоперепад в последней ступени может отличаться от теплоперепадов в остальных ступенях. Расчетный теплоперепад в последней ступени будет определен только после подробного расчета всех предыдущих ступеней.

С учетом распределения невязки назначаем теплоперепад на первую нерегулируемую ступень – 100,5 кДж/кг.

Теплоперепады на остальные ступени (кроме последней) – 98 кДж/кг.

Предварительно назначенный теплоперепад на последнюю ступень – 120,52 кДж/кг.

Уточняем окружную скорость на корневом диаметре

м/с.

Уточнение корневого диаметра последней ступени

 

м.

 

 

Пара- метр	№ ступени
до отбора после отбора
d	1,2559	1,2591	1,3303	1,3373	1,3466	1,3629	1,3935	1,4446	1,532
l 1пр	0,0139	0,0171	0,0173	0,0244	0,0336	0,0494	0,0795	0,1296	0,216
l 2пр	0,0159	0,0191	0,0193	0,0246	0,0356	0,0524	0,0835	0,1356	0,224
Н 0		89,1	100,5						99,7
b 1	0,04	0,04	0,04	0,04	0,0411	0,0458	0,0548	0,0699	0,0958
b 2	0,03	0,03	0,03	0,03	0,0306	0,0322	0,0353	0,0406	0,0494
d у	0,35	0,35	0,35	0,35	0,35	0,35	0,35	0,35	0,35
α1		11,5	12,5					17,5	18,6
μ	0,9	0,9	0,9	0,9	0,9	0,9	0,9	0,9	0,9

 

Результаты расчета
до отбора после отбора
ρ	0,0226	0,0271	0,028	0,0352	0,0471	0,681	0,1052	0,1626	0,2477
φ	0,9541	0,9589	0,9592	0,9652	0,969	0,9716	0,9738	0,9751	0,976
ψ	0,9362	0,9397	0,9399	0,9445	0,9476	0,9502	0,9523	0,9537	0,9546

 

 

Н с	7,06	6,43	5,74	5,12	4,63	4,23	3,84	3,54	3,31
Н л	3,49	3,39	3,37	3,36	3,39	3,46	3,55	3,68	3,79
Н в	3,1	3,39	3,73	5,01	6,56	7,42	8,29	9,33	10,101
ηол	0,8519	0,8574	0,8634	0,8726	0,8723	0,8671	0,8648	0,8589	0,8493
Н′ 0		90,78	100,5	100,03	100,33	100,98	101,85	102,47	104,99
ζтр	0,0095	0,0079	0,0055	0,0034	0,0025	0,0018	0,0012	0,0005	0,00045
ζу	0,0096	0,0077	0,0058	0,0043	0,0031	0,0021	0,0010	0,0004	0,0003
ζпц
ζвл					0,0018	0,0202	0,0363	0,0577	0,0765
ηoi	0,8344	0,8421	0,847	0,8611	0,8629	0,8417	0,8227	0,7995	0,7718
Hi	75,84	76,45	85,12	86,14	86,58		83,8	81,92	79,68
Ni	1117,6	1126,7		871,3	875,7	859,8	847,6	828,7
h к		2940,9		2769,4		2595,8	2428,2	2347,2
x 2					0,9977	0,9737	0,95	0,926	0,9012
c 0	58,65	65,68	68,3	72,21	77,56	87,79	84,59	102,46	111,82
h кф	3020,2	2943,8	2858,7	2772,5			2517,2	2435,2	2355,6

 

v 1	0,2848	0,3861	0,578	0,8471	1,2933	2,1611	3,701	5,9042	10,58
v 2	0,2874	0,3874	0,5796	0,8483	1,2948	2,1649	3,709	6,5072	11,656
h 1	3015,1		2853,7	2768,7	2682,7	2596,9	2514,2	2434,9
h 2	3016,1	2939,5	2854,3	2768,3		2593,3	2506,9	2422,2	2339,2
p 1	0,8768	0,6064	0,3367	0,2267	0,133	0,0749	0,0411	0,022	0,0115
p 2	0,8695	0,6001	0,3622	0,2226	0,1295	0,0718	0,0384	0,0196	0,0096
l 1	0,0139	0,017	0,0173	0,0244	0,0336	0,0494	0,0795	0,1297	0,216
l 2	0,0159	0,0191	0,0193	0,0264	0,0356	0,0524	0,0835	0,1357	0,224
ε
u	201,56	202,31	211,12	216,77	224,31	235,62	246,93	256,12	261,01
w 1	256,65	255,12	241,14	237,37	233,97	217,7	200,28	194,36	190,02
c 1	424,42	424,23	423,11	421,97	416,66	404,68	388,8	362,72	350,22
w 2	248,6	253,78	255,12	259,63	264,58	270,5	275,13	278,95	282,69
c 2	105,69	111,14	122,37	130,01	137,08	151,37	165,34	173,55	181,78
c 2 u	1,17	0,75	1,37	0,36	0,08	0,09	0,05	2,09	3,57
β1	21,22	23,1	23,31	24,48	25,54	27,96	30,43	34,44	41,04
β2	19,05	21,05	21,51	23,91	24,13	25,35	26,53	27,75	28,85
α2	90,99	90,56	89,85	89,64	90,86	91,79	91,58	92,37	90,03

 

 

 

 

1.7 Определение внутреннего теплоперепада турбины и внутреннего
относительного КПД проточной части турбины

 

Внутренний теплоперепад проточной части турбины определяется как сумма теплоперепадов всех ступеней турбины

1109,166 кДж/кг.

Внутренний относительный КПД проточной части турбины

.

Эта величина КПД и будет положена в основу уточнения расхода пара через турбину.