Файл: Курсовой проект Чита 2010 г. Федеральное агентство по образованию.doc

Исходные данные:

G_o=219,5 кг/с

р_o=3,8 МПа

t_o= 392,4⁰C

h_o=3200кДж/кг

s­_o=6,772кДж/кг^оС

υ_о=0,9352 м³/кг

с_о=0 м/с

n=50 с^-1

d=1,4 м

1. 
   Окружная скорость на среднем диаметре:
   

u = π∙d∙n = 3, 14∙1,069∙50 = 167,83 м/с;

2. 
   Принимаем степень реактивности на среднем диаметре: ρ=0,3;
   
3. 
   Располагаемый перепад энтальпий на ступень:
   

H₀ = 46,43 кДж/кг (табл.5.2);

Располагаемый перепад энтальпий по параметрам торможения:

кДж/кг;

Перепад энтальпий на сопловую решетку:

кДж/кг;

Перепад энтальпий на рабочую решетку:

кДж/кг;

4. 
   Определяем оптимальное отношение скоростей u/c_ф:
   

;

5. 
   Теоретическая скорость выхода пара из сопел:
   

6. 
   Принимаем предварительно значение коэффициента расхода ₁′=0,97.
   

Предварительная выходная площадь сопловой решетки:

;

7. 
   Степень парциальности е = 1 (принята по рекомендациям [1], стр. 73):
   

Выходная высота сопловой решетки: ,

8. 
   Скорость звука:
   

Число Маха:



По значениям М_1t и _1э выбираем из табл. 9.1, стр. 62 [1] профиль сопловой решетки С-90-12А. Хорду профиля принимаем b₁ = 0,1 м.

Уточняем по рис. 9.1, стр. 63, [1] коэффициент расхода ₁

---

=0,98.

9. 
   Уточняем значения выходной площади и выходной длины сопловой
   

решетки:

10. 
    Из табл. 9.1, стр. 62 [1] выбираем относительный шаг сопловой решетки
    

=0,76 и определяем число сопловых лопаток:

11. 
    Действительная скорость на выходе из сопловой решетки:
    

По рис. 9.2, стр. 63, [1] выбираем коэффициент скорости φ =0,97.

с₁ = φ∙с_1t = 0,97∙254,95 = 247,306 м/с;

12. 
    Относительная скорость входа пара в рабочую решетку:
    

Угол направления скорости w₁:

;

13. 
    Теоретическая относительная скорость выхода пара из рабочей решетки:
    

14. 
    Потери энергии в соплах:
    

15. 
    Предварительный коэффициент расхода ₂′ = 0,95;
    

Находим выходную площадь рабочей решетки:

16. 
    Вычисляем высоту рабочей решетки:
    

Принимаем величину перекрыши Δ=5 мм;

17. 
    Эффективный угол выхода из рабочей решетки:
    

Число Маха

;

18. 
    По числам M_2t, _1, _2э выбираем из табл. 9.1, стр. 62, [1] профиль рабочей решетки Р-30-21А. Хорда профиля b₂ =0,06 м, шаг рабочих лопаток =0,61;
    
19. 
    Определяем число рабочих лопаток:
    
20. 
    Коэффициент расхода ₂ = 0,96 (определен по рис. 9.1, стр.63 [1]);
    

---

Уточняем выходную площадь рабочей решетки:

;

21. 
    Действительная относительная скорость выхода пара из рабочей решетки: , где коэффициент скорости рабочей решетки: ψ = 0,939 определен по рис. 9.2, стр. 63, [1];
    

Угол направления скорости w₂:

22. 
    Абсолютная скорость выхода пара из ступени:
    

Угол направления скорости с₂:

;

23. 
    Потери энергии в рабочей решетке:
    

---

Потери с выходной скоростью:

24. 
    Располагаемая энергия ступени:
    

E₀ = H₀–x_вс ∙∆Н_вс =46,43–0,998∙1,541=44,892 кДж/кг, где х_вс= .

Относительный лопаточный КПД:

25. 
    Мощность на лопатках ступени:
    

N_u = G_о∙u∙(w₁∙cos₁+w₂∙cos₂) =

=219,5∙167,833(92,413∙cos37,976+179,145∙cos18,042)∙10^-3=8959,765кВт;

26. 
    Относительные потери на трение:
    

, где принимаем по стр.65, [1].

Абсолютные потери на трение: ∆H_тр = _тр∙Е₀ =0,0012∙44,9=0,053 кДж/кг;

Относительные потери от утечек через диафрагменное уплотнение:



к_у для ступенчатого уплотнения равен единице стр.65 [1];

μ_у=0,74 принимаем по стр.65, [1].

Число гребней z₁=7;

27. 
    Относительные потери от утечек по бандажу:
    

28. 
    Суммарные потери от утечек :
    

∆H_у = (^б_у+^д_у)∙Е₀ = (0,0047+0,0168)44,892 =1,045 кДж/кг;

29. 
    Использованный перепад энтальпий:
    

H_i=Е₀–∆H_с–∆H_р–(1–х_вс) ∆H_вс–∆H_у–∆H_тр =44,892– –1,045–0,053=39,72 кДж/кг;

30. 
    Внутренний относительный КПД ступени:
    

---

;

31. 
    Внутренняя мощность:
    

N_i = G_о∙H_i= 219,58∙39,72=8718,23 кВт;

Аналогичным методом проведём расчёт остальных ступеней ЦНД, результаты расчётов сведены в таблицу 6.1.
Таблица 6.1 – Расчет нерегулируемых ступеней турбины.

Величина	Обозна чение	Размер ность	Номер ступени
			1	2	3	4	5	6
1	2	3	5	6	7	8	9	10
Расход пара	G	кг/с	219,5	219,5	200	200	190,8	190,8
Давление пара перед ступенью	p0	МПа	3,8	3,228	2,7811	2,401	2,0776	1,8059
Температура пара перед ступенью	t0	0C	392,4	371,97	353,78	336,36	319,64	303,87
Энтальпия пара перед ступенью	h0	кДж/кг	3200	3162,9	3129,7	3097,9	3067,4	3038,6
Удельный объем перед ступенью	v0	м3/кг	0,0764	0,0874	0,0988	0,11154	0,1256	0,14089
Энтропия пара перед ступенью	s0	кДж/кг*К	6,772	6,7865	6,7998	6,8129	6,8258	6,8383
Скорость пара на входе в ступень	c0	м/с	0,00	55,51	60,55	58,59	58,37	62,19
Давление торможения перед ступенью		МПа	3,8000	3,2456	2,7996	2,4164	2,0912	1,8196
Располагаемый теплоперепад ступени	Ho	кДж/кг	46,43	41,5	39,55	37,79	36,18	34,72
Средний диаметр	d1	м	1,069	1,08	1,092	1,103	1,115	1,127
Частота вращения	n	с–1	50	50	50	50	50	50
Окружная скорость на среднем диаметре	u	м/с	167,833	169,560	171,444	173,171	175,055	176,939
Характеристи-ческое отношение скоростей	u/cф	–	0,5508	0,5832	0,6026	0,6229	0,6432	0,6623
Степень реактивности	ρ	–	0,3	0,45	0,47	0,51	0,56	0,65
Располагаемый теплоперепад ступени по параметрам торможения		кДж/кг	46,430	43,041	41,383	39,507	37,883	36,654
Изоэнтропный теплоперепад в сопловой решетке		кДж/кг	32,501	23,672	21,933	19,358	16,669	12,829
Изоэнтропный теплоперепад в рабочей решетке		кДж/кг	13,929	19,368	19,450	20,148	21,215	23,825
Теоретическая скорость выхода из сопловой решетки	c1t	м/с	254,955	217,589	209,442	196,765	182,585	160,180

---