Файл: Содержание Введение 1 Исходные данные 2 Определение расхода пара 4 Предварительный расчёт последней ступени 5 Расчет регулирующей ступени 7 Определение числа .docx

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 29.10.2023

Просмотров: 39

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

СОДЕРЖАНИЕ

Содержание

Введение

Исходные данные

Определение расхода пара

Предварительный расчёт последней ступени

Расчет регулирующей ступени

Заключение

Список используемой литературы

Расчет регулирующей ступени


Т.к. у меня двухвенечная ступень скорости, то нужно провестирасчёт её основных параметров, так как от них зависит экономичность изготовления турбоустановки. Следовательно, нам нужен высокий КПД ступени.

При большом тепловом перепаде регу­лирующей ступени, снижаются утечки пара через переднее концевое уплотнение, так как уменьшается давление в камере регулирую­щей ступени и, следовательно, перед перед­ним концевым уплотнением.

Для расчета использую частоту вращения ротора турбины, расход пара на турбину и параметры пара перед ступенью. Данные представлены в таблицах 4-7

Таблица 4

Тепловой перепад на ступени (примем равным 35% от общего), кДж/кг
H0pc=0,35Hт0
252,7

Степень реактивности первой рабочей решетки
ρp1 (принимаем)
0

Степень реактивности направляющей решетки
ρH (принимаем)
0,05

Степень реактивности второй рабочей решетки
ρp2 (принимаем)
0

Теплоперепад (перерабатываемый в сопловой решетке), кДж/кг
H011=H0pc(1-ρH-ρp1-ρp2)
242

Теплоперепад (перерабатываемый в направляющей решетке), кДж/кг
h0H=H0pc*ρH
121

Коэффициент скорости
ϕ (принимаем)
0,955

Действительная скорость пара на выходе из сопловой решетки, м/с
c1=ϕ(2000H0pc)1/2
678,9237328

Потеря в соплах, кДж/кг
Hc=(1-ϕ2)H011
21,11971838

Давление пара в точке a11, Мпа
p11=f(s2;h1t1)
5,143

Удельный объем пара в точке a11, м3/кг
v11=f(p11;h11)
0,06141

Угол выхода потока пара из сопловой решетки, град
α11 (принимаем)
15


Продолжение таблицы 4


Изоэнтропийная (условная) скорость пара на выходе из сопловой решетки, м/с
Cиз=(2000H0pc)1/2
710,9149035

Энтальпия пара в точке a11, кДж/кг
h11=h0-H011+Hc
3358,054718

Энтальпия пара в точке a1t2, кДж/кг
h12=h0-h01-h'02-h0H
3324,3

Давление пара в точке a12, Мпа
p12=f(s2;h1t2)
4,748

Энтальпия пара в точке a2t1, кДж/кг
h21
3336,935

Давление пара в точке a21, Мпа
p21
5,143

Энтальпия пара в точке a2t2, кДж/кг
h22
3324,3

Давление пара в точке a22, Мпа
p22
4,748

Таблица 5



















u/ca
принимаем
0,2
0,22
0,24
0,26
0,28









Окружная скорость, м/с
u=(u/ca)ca
142,1830
156,4013
170,6196
184,8379
199,0562









Средний диаметр ступени, м
d=u/(π*n)
0,9056
0,9962
1,0867
1,1773
1,2679









Произведение ε*l11, м
ε*l11=Gv11/(π*d*c1sinα11)
0,0025
0,0023
0,0021
0,0019
0,0018









Степень парциальности
εопт=3(ε*l11)1/2
0,1494
0,1425
0,1364
0,1310
0,1263









Длина сопловых решеток, м
l11=(ε*l11)/εопт
0,0166
0,0158
0,0152
0,0146
0,0140









Ширина сопловых решеток, м
b11 (принимаем)
0,04
0,04
0,04
0,04
0,04









Отношение
b11/l11
2,4094
2,5270
2,6393
2,7471
2,8508









Коэффициент скорости сопловой решетки
ϕ=0,98-0,009b11/l11
0,9583
0,9573
0,9562
0,9553
0,9543









Размеры лопаток рабочих и направляющих решеток, м
l21=1,02*l11+0,002
0,0189
0,0181
0,0175
0,0169
0,0163









l12=1,02*l21+0,002
0,0213
0,0205
0,0198
0,0192
0,0186









l22=1,02*l12+0,002
0,0237
0,0229
0,0222
0,0216
0,0210









Размеры лопаток рабочих и направляющих решеток, м
b21 (принимаем)
0,025
0,025
0,025
0,025
0,025









b12 (принимаем)
0,025
0,025
0,025
0,025
0,025









b22 (принимаем)
0,025
0,025
0,025
0,025
0,025









Абсолютная скорость пара на выходе из сопловой решетки, м/с
c1=ϕ(2000H0pc)1/2
681,2809
680,5284
679,8095
679,1199
678,4564









Потеря энергии в сопловой решетке, кДж/кг
Hc=(1-ϕ2)h01
19,5968
20,0835
20,5480
20,9931
21,4210









Абсолютная скорость пара на входе в рабочую решетку, м/с
c11=ϕ(2000h01)1/2
664,0304
663,2971
662,5963
661,9242
661,2775









Окружная составляющая абсолютной скорости потока пара на входе в рабочую решетку, м/с
c1u1=c11cosα11
641,4270
640,7185
640,0417
639,3925
638,7678









Осевые составляющие абсолютной и относительной скорости потока пара на входе в рабочую решетку, м/с
c1a1=w1a1=c11sinα11
171,7786
171,5889
171,4076
171,2337
171,0664









Окружная составляющая относительной скорости потока пара на входе в рабочую решетку, м/с
w1u1=c1u1-u
499,2440
484,3173
469,4221
454,5546
439,7116









Относительная скорость пара на входе в первую рабочую решетку, м/с
w11=(w21u1+w21a1)1/2
527,9701
513,8151
499,7376
485,7374
471,8157









Угол входа потока в первую рабочую решетку, град.
β11=arcsin(w1a1/w11)
18,9968
19,5186
20,0696
20,6522
21,2689









Угол поворота потока, град
Δβ=180-(2β11-2)
144,0064
142,9627
141,8607
140,6956
139,4621









Коэффициент скорости первой рабочей решетки
ψp1=0,972-[0,0037+0,0002(Δβ-90)](1,4+b21/l21)
0,9326
0,9323
0,9321
0,9321
0,9321









Теоретическая относительная скорость потока пара на выходе из первой рабочей решетки, м/с
w2n1=(2000h'02+w211)1/2
527,9701
513,8151
499,7376
485,7374
471,8157









Потеря энергии на рабочих лопатках первого венца, кДж/кг
Hл1=(1-ψ2p1)w22n1/2000
18,1675
17,2684
16,3703
15,4776
14,5941









Энтальпия пара в точке a11, кДж/кг
h11=h0-h01+Hc
3356,5318
3357,0185
3357,4830
3357,9281
3358,3560









Удельный объем пара в точке a11, м3/кг
v11=f(p11;h11)
0,06128
0,06129
0,0613
0,06131
0,06132









Энтальпия пара в точке a21, кДж/кг
h21=h11-h'02+Hл1
3374,6993
3374,2869
3373,8534
3373,4058
3372,9501









Удельный объем пара в точке a21, м3/кг
v21=f(p21;h21)
0,06184
0,06183
0,06181
0,0618
0,06178









Осевые составляющие абсолютной и относительной скоростей потока пара на выходе из рабочей решетки, м/с
c2a1=w2a1
w2a1=c1a1l11v21/(l21v11)
151,997476
151,0017622
150,0335381
149,1350479
148,2526538









Действительная относительная скорость потока пара в выходном сечении первой рабочей решетки, м/с
w21=ψp1w2n1
492,3590
479,0294
465,8294
452,7533
439,7974









Угол выхода потока пара из первой рабочей решетки, град
β21=arcsin(w2a1/w21)
17,99078891
18,38368204
18,7981864
19,24186145
19,70985664









Окружная составляющая относительной скорости потока пара на выходе из рабочей решетки первого венца, м/с
w2u1=-(w221-w22a1)1/2
-468,3099045
-454,6071132
-441,0068008
-427,4860608
-414,0566879









Окружная составляющая абсолютной скорости на выходе, м/c
C2u1=W2u1+U
-326,1269
-298,2058
-270,3872
-242,6482
-215,0005









Абсолютная скорость на выходе из первой рабочей решётки, м/c
C21=( C22u1+С22а1)1/2
359,8083
334,2578
309,2237
284,8147
261,1591









Угол выхода потока пара из первой рабочей решётки в абсолютном движении, град
α21=arcsin(С2а1/C21)
25,0014
26,8698
29,0399
31,5915
34,6056









Угол поворота потока, град
∆β=180-(2α21-2)
131,9972
128,2604
123,9202
118,8170
112,7888









Коэффициент скорости направляющей решётки
ϕн=0,972-[0,0037+0,0002(∆β-90)]∙(1,4+b12/l12)
0,9409
0,9423
0,9441
0,9464
0,9494









Теоретическая скорость потока на выходе из направляющей решётки, м/с
c1t2=(2000∙ Н0H+ C221)1/2
393,3599
370,1327
347,6914
326,1739
305,7353









Действительная абсолютная скорость на выходе из направляющей решётки, м/с
C12= ϕн∙ c112
370,0997
348,7646
328,2520
308,6982
290,2536









Потери энергии в направляющей решётке, кДж/кг
Нн=(1-ϕ2н)∙(Н0H+с221/2000)
8,8791
7,6808
6,5700
5,5474
4,6134









Энтальпия пара в точке а12, кДж/кг
h12= h21- Н0H∙ Нн
3262,5118
3277,2406
3290,8417
3303,3140
3314,6592









Удельный объём пара в точке а12, м3/кг
V12=f(P12;h12)
0,06414
0,0645
0,06484
0,06515
0,06543









Осевая составляющая абсолютной скорости на выходе из направляющей решётки, м/с
C1a2= C2a1∙l21∙V12/( l12∙V21)
140,0554
139,3735
138,7222
138,0714
137,4146









Угол выхода потока из направляющей решётки, град
α12=arcsin(c1a2/c12)
22,2475
23,5664
25,0121
26,5821
28,2715









Окружная составляющая абсолютной скорости потока пара на входе во вторую рабочую решётку, м/с
C1u2=C12cos α12
342,5759
319,7058
297,4988
276,0993
255,6646









Осевые составляющие абсолютной и относительной скоростей потока пара на входе во вторую рабочую решётку, м/с
C1a2=W1a2=C12sin α12
140,0554
139,3735
138,7222
138,0714
137,4146









Окружная составляющая относительной скорости потока пара на входе во вторую рабочую решётку, м/с
W1u2= C1u2-U
200,3930
163,3045
126,8792
91,2614
56,6084









Относительная скорость пара на входе во вторую рабочую решётку, м/с
W12=( W21u2- W21a2)1/2
244,4849
214,6936
187,9951
165,5064
148,6180









Угол входа пара во вторую рабочую решётку, град
β12=arcsin(W1a2/ W12)
34,9676
40,4999
47,5772
56,5651
67,6449









Угол поворота потока, град
∆β=180-(2β12-2)
112,0649
101,0002
86,8456
68,8699
46,7102









Коэффициент скорости второй рабочей решётки
ψP2=0,972-[0,0037+0,0002(∆β-90)]∙(1,4+b22/l22)
0,9521
0,9573
0,9642
0,9733
0,9848









Теоретическая относительная скорость потока на входе из рабочих лопаток второго венца, м/с
W2n2=(2000∙h’’02+w212)1/2
244,4849
214,6936
187,9951
165,5064
148,6180









Действительная относительная скорость потока на выходе из рабочих лопаток второго венца, м/с
W22= ψP2∙ W2n2
232,7735
205,5270
181,2739
161,0950
146,3650









Потеря энергии на второй рабочей решётке, кДж/кг
Hn2=(W22n2-W222)/2000
2,7947
1,9260
1,2410
0,7204
0,3323









Энтальпия пара в точке а22, кДж/кг
h22=h12- h’’02+Hn2
3265,3065
3279,1666
3292,0827
3304,0344
3314,9915









Удельный объём пара в точке а22, м3/кг
V22=f(P22;h22)
0,06424
0,06457
0,06489
0,06518
0,06545









Осевые составляющие абсолютной и относительной скоростей потока пара на выходе из рабочих лопаток второго венца, м/с
С2а2= W2а2
W2а2= W1a2∙l12∙V22/(l22∙V12)
125,9369
124,8522
123,8472
122,8712
121,9335









Угол выхода потока пара из второй рабочей решётки, град
Β22= arcsin(W2a2/ W22)
32,7702
37,4260
43,1165
49,7302
56,4449









Окружная составляющая относительной скорости на выходе из рабочей решётки второго венца, м/с
W2u2=-(W222- W22a2)1/2
195,7637
163,2584
132,3710
104,1839
80,9625









Окружная составляющая абсолютной скорости на выходе, м/с
C2u2= W2u2+U
337,9466
319,6597
302,9906
289,0217
280,0186









Абсолютная скорость на выходе из первой рабочей решётки, м/с
С22=(С22u2+C22a2)1/2
360,6495
343,1769
327,3247
314,0555
305,4148









Угол выхода потока пара из первой рабочей решётки в абсолютном движении, град
α22= arccos(-C2u2/ C22)
159,6429
158,7459
157,8478
157,0479
156,5487









Потеря энергии с выходной скоростью ступени, кДж/кг
НВ=с222/2000
65,0340
58,8852
53,5707
49,3154
46,6391









Механическая энергия, полученная рабочими лопатками, кДж/кг
L=U[C1u1- C2u1)+( C1u2-c2u2)]/1000
138,2279
146,8562
154,4000
160,6460
165,1000









Потеря энергии в сопловой решётке, кДж/кг
Нс=(1-ϕ2)∙ Н01
19,5968
20,0835
20,5480
20,9931
21,4210









Потеря энергии на рабочих лопатках первого венца, кДж/кг
Нn1=(1-ψ2P1)∙w22n1/2000
18,1675
17,2684
16,3703
15,4776
14,5941









Потери энергии в направляющей решётке, кДж/кг
НН=(1-ϕ2н)∙w22n1/2000
15,9959
14,8014
13,5725
12,3026
10,9870









Потери энергии на второй рабочей решётке, кДж/кг
Нn2=(w22n2-w222)/2000
2,7947
1,9260
1,2410
0,7204
0,3323









Потеря энергии с выходной скоростью ступени, кДж/кг
НВ=с222/2000
65,0340
58,8852
53,5707
49,3154
46,6391









Итого, кДж/кг
Н’’0=L+HC+Hn1+HH+Hn2+HВ
259,8168
259,8206
259,7025
259,4552
259,0736









Относительный лопаточный КПД ступени
ηол=L/ Hpc0
0,5470
0,5811
0,6110
0,6357
0,6533









Потеря мощности на трении и вентиляцию, кДж/кг
NТВ= [d2+0,4∙(1-ɛ)∙
∙1001,5∙d∙(l1,521+l1,522)]∙ ∙2∙u3/(1003∙(v11+v22))
125,9429
183,1888
258,9192
357,2495
482,8194









Удельные потери на трении и вентиляцию, кДж/кг
НТВ=NТВ/G
6,2428
9,0804
12,8342
17,7083
23,9326









Площадь выходного сечения сопел, м2
F=G∙v11/c1
0,001814624
0,001816927
0,001819145
0,001821289
0,001823368









Число групп сопел регулирующих клапанов
m(принимаем)
3
3
3
3
3









Коэффициент сегментных потерь (“выколачивания”)
ξВК=[(b21∙l21)+(b22∙l22)]∙
∙0,11ηоп∙mu/(cа∙F)
0,0256
0,0289
0,0321
0,0352
0,0380









Потери сегментные, кДж/кг
Нвк=Нpc0∙ξВК
6,4651
7,2982
8,1137
8,8907
9,5905









Степень сухости пара на выходе из сопловой решётки
X11=f(P11;h11)
1
1
1
1
1









Степень сухости пара на входе из рабочей решётки второго венца
X22=f(P22;h22)
1
1
1
1
1









Потери от влажности, кДж/кг
НВЛ=0,425∙Нpc0∙(2-Х11-Х22)
0
0
0
0
0









Внутренний относительный КПД ступени
ηст0i=ηоп-( НТВ+ НВК+НВЛ)/ Нpc0
0,4967
0,5163
0,5281
0,5305
0,5207









Внутренний (использованный) теплоперепад ступени, кДж/кг
Нi= Нpc0∙ ηст0i
125,5200
130,4776
133,4520
134,0469
131,5768









Энтальпия пара на выходе из ступени, кДж/кг
hK=h0- Нi
3451,4800
3446,5224
3443,5480
3442,9531
3445,4232










Определение числа нерегулируемых ступеней турбины


В данном расчете сначала определяем основные параметры ступеней, и если они удовлетворяют требованиям для турбины, то делаем детальный расчет и определяем конечные основные характеристики турбины.

Таблица 6






Диаметр корневого сечения второй ступени, м
dK2=dK
1,2679

Длина рабочих лопаток первой нерегулируемой ступени, м
l2(принимаем)
0,01

Диаметр корневого сечения второй ступени, м
d2= dK2+ l2
1,2779

Теплосодержание пара за ступень по адиабате, кДж/кг
hpc=hk
3445,4232

Давление за регулирующей ступенью, МПа
ppc=f(s2;h0-Hpc0)
4,746

Энтропия в точке Акт(2-z), кДж/(кг*К)
spc=f(ppc;hpc)
6,915

Энтальпия в точке Акт(2-z), кДж/кг
hкт(2-z)=f(p2;spc)
2850

Общий располагаемый теплоперепад , приходящийся на группу ступеней ; вторая (первая не регулируемая)- последняя, кДж/кг
H0(2-z)= hpc- hкт(2-z)
595,4232

Относительный внутренний КПД ступеней отсека
η0i(принимаем)
0,85

Ориентировочное значение
z (принимаем)
8

Коэффициент
Kt(принимаем)
0,00048

Коэффициент возврата теплоты
αt = kt∙(1- η0i)∙ H0(2-z)∙(z-1)/z
0,055017

Число ступеней турбины
z=( 1+αt)∙ H0(2-z)/H0
8,507108651

Число ступеней турбины
z(принимаем)
8

Навязка теплоперепада, кДж/кг
∆= H0(2-z)-Н0∙z
0,7487

Теплоперепад на первую нерегулируемую ступень, кДж/кг
H0(2)= H0+3
69,07493779

Теплоперепад на остальные (кроме последней) ступени, кДж/кг
H0(3-Z)= H0
66,07493779

Теплоперепад на последнюю нерегулируемую ступень, кДж/кг
H0(10)= H0(2-Z)- H0(2)-(Z-2)∙H0(3-Z)
63,82365512

Расчет второй (первой нерегулируемой) ступени


Таблица 7






Диаметр корневого сечения проточной части данного отсека, м
dk=6,567∙ H1/20/n
1,092

Средний диаметр ступени, м
d= dk+0,016
1,108

Реактивность в расчётном сечении
p=1-( dk/d)1,8
0,026

Располагаемый теплоперепад в сопловой решётке, кДж/кг
H01=(1-p)∙H0
67,2892

Располагаемый теплоперепад в рабочей решётке, кДж/кг
H02=p∙H0
1,7857

Коэффициент скорости сопловой решётки
ϕ(принимаем)
0,96

Адиабатная скорость пара, м/с
С1=ϕ∙(2000∙ H01)1/2
352,18

Энтальпия в точке А11, кДж/кг
h11=hpc- H01
3378,1340

Давление в точке А11, МПа
P11=f(Spc;h11)
4,893

Энтальпия в точке А21, кДж/кг
h21= hpc- H01- H02
3376,3482

Давление в точке А21, МПа
P21=f(Spc;h21)
4,865

Потери в сопловой решётке, кДж/кг
Hc=(1-ϕ)∙H01
2,6915681

Энтальпия в точке А1, кДж/кг
hA1= hpc- H01- Hc
3375,4424

Удельный объём пара в точке А1, м3/кг
VA1=f(P11; hA1)
0,06744

Угол, град
α1 (принимаем)
15

Произведение ɛ∙l1, м
ɛ∙l1=G∙ VA1/(π∙d∙c1∙sinα1)
0,0043

Степень парциальности
ɛОПТ=5*(ɛ∙l1)1/2
0,3276

Окончательная длина сопловых лопаток, м
l1=( ɛ∙l1)/ ɛОПТ
0,0131

Ширина сопловых лопаток, м
b1(принимаем)
0,04

Коэффициент скорости
ϕ=0,98-0,009∙b1/l1
0,9525

Окружная скорость на среднем диаметре, м/с
U=π∙d∙n
173,891

Окружная составляющая относительной скорости потока пара на входе в рабочую решётку, м/с
C1u=C1cosα1
340,187

Осевые составляющие абсолютной и относительной скоростей потока пара на входе в рабочую решётку, м/с
C1a=W1a= C1sinα1
91,105

Окружная составляющая относительной скорости потока пара на входе в рабочую решётку, м/с
W1u= C1u-U
166,297

Относительная скорость пара на входе в рабочую решётку, м/с
W1=(W21u+W21a)1/2
189,617

Угол входа потока в рабочую решётку, град
β1=arcsin(W1a/W1)
28,730

Перекрыша ∆l, м
∆l(принимаем)
0,002

Окончательная длина рабочих лопаток, м
l2=∆l+l1
0,0151

Ширина рабочих лопаток, м
b2(принимаем)
0,025

Угол поворота потока, град
∆β=180-(2∙ β1-2)
124,539

Коэффициент скорости рабочей решётки
ψ=0,972-[0,0037+0,0002(∆β-90)]∙(1,4+b2/l2)
0,94

Теоретическая скорость потока на выходе из рабочей решётки, м/с
W2n=(2000∙ H02+w21)1/2
198,812

Действительная относительная скорость пара на выходе из решётки, м/с
W2= ψ∙ W2n
186,802

Потеря в рабочей решётке, кДж/кг
HП=(1- ψ2)∙ W2n/2000
0,0116

Энтальпия в точке А2, кДж/кг
hA2= hA1- H02+ HП
3373,6683

Удельный объём пара в точке А2, м3/кг
VA2=f(p21;hA2)
0,04275

Осевые составляющие абсолютной и относительной скоростей потока пара на выходе из рабочей решётки, м/с
С2а=W2a=W1a∙l1∙VA2/(l2∙VA1)
50,105

Окружная составляющая относительной скорости на выходе из рабочей решётки , м/c
W2U=-(W22-W22A)1/2
-179,9570

Окружная составляющая абсолютной скорости на входе, м/с
С2U= W2U+U
-6,066

Абсолютная скорость на выходе из рабочей решётки, м/с
С2=(C22U+C22A)1/2
50,4706

Угол, град
Β2=arcsin(W2a/W2)
15,566

Угол, град
α1=arccos(-С2U / С2)
96,952

Потеря с выходной скоростью ступени, кДж/кг
HB=c22/2000
1,2736

Удельная работа пара на лопатках ступени, кДж/кг
L=U∙( С1U - С2U)/1000
60,2103

Располагаемый теплоперепад ступени, кДж/кг
H’0=H0
69,0749

Расход энергии, кДж/кг
L+Hc+Hп+НВ
64,1871

Погрешность расчёта, %
δ=100(H’0-( L+Hc+Hп+НВ))/ H’0
0,07076

Смотрите также файлы