Исходные данные

Турбина К-500-240(ЦBД)

G=451 кг/с

Р₀=23,5 МПа

Р2=3,9МПа

t0=550

C0=60 м/с

Z=12шт

№ ступени: 7,8.

Строим процесс расширения пара в ЦВД в h-s координатах:

η_oi=0,87 - принимаем внутренний относительный КПД ЦBД;

Коэффициент возврата тепла:

 = k(1- ) ,

где к=0,2- коэффициент учитывающий зону работы в h-s диаграмме (пар перегрет);

z = 12 – число ступеней цилиндра ЦBД;

=3340-2850= 490 кДж/кг – теоретический перепад на ЦBД;

 = 0,2(1-0,87) =0,028

Перепад энтальпий на каждую из 12 ступеней:

h_0i = ,

где d_i – средний диаметр ступени, м;

X_ai – отношение окружной скорости к фиктивной;

h₀₁ = кДж/кг

Определяем скорость С_0i:

С_a = ,

С_a1 = = 408 м/с

Определяем окружную скорость U_i:

U_i = С_аiX_ai,

U₁ = 4080,38 =155 м/с

Определяем истинный диаметр ступени d = , м, где

n = 3000 об/мин- частота вращения ротора;

d^ист₁ = = 0,987 м

Нахожу все вышеперечисленные данные и заношу их в таблицу №1.

Таблица №1:

величина	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
,м	1	0,9	0,92	0,94	0,96	0,98	1	1,02	1,04	1,06	1,08	1,1
	0,38	0,48	0,50	0,52	0,54	0,56	0,58	0,59	0,60	0,61	0,63	0,65
	0,05	0,09	0,14	0,18	0,23	0,27	0,32	0,36	0,41	0,45	0,5	0,54
	2,63	1,88	1,84	1,81	1,78	1,75	1,72	1,73	1,73	1,74	1,71	1,69
	6,76	3,53	3,39	3,28	3,17	3,06	2,96	2,99	2,99	3,03	2,92	2,86
, кДж/кг	83,2	43,4	41,7	40,4	39	37,6	36,42	36,79	36,8	37,3	35,9	35,2
, м/с	408	295	289	284	279	274	270	271,3	271,3	273	268	265
, м/с	155	142	145	148	149	153	156,6	160	163	167	169	172
	0,987	0,9	0,923	0,943	0,95	0,974	0,997	1,019	1,038	1,064	1,076	1,096

Расчет ступени №7

Перепад энтальпий в сопловых и рабочих лопатках 7 ступени:

- =36,42 кДж/кг

Средний диаметр ступени: d = 0,997 м

Реактивность ступени:  = 0,32

Давление пара:

- перед ступенью: Р₀ = 95 бар.

- за сопловыми лопатками: P_1t = P₁ = 88 бар.

- за ступенью: P_2t = P₂ =83 бар.

Удельный объём пара:

- перед ступенью: ₀ = 0,0277 м³/кг;

- за сопловыми лопатками: ₁ = 0,0292 м³/кг;

- за ступенью: ₂ = 0,0309 м³/кг;

Расчет проводится по среднему сечению.

1. Определяем теоретическую абсолютную скорость выхода пара из сопловых решеток:

С_1t = = = 230 м/с

С₀ = 60м/с – скорость входа в 1 ступень (дано)

2. Действительная скорость:

С­₁ =  С_1t = 0,98230 = 226 м/с

 = 0,98 – коэффициент скорости в сопловых лопатках

3. Определяем относительную скорость выхода пара из сопловых решеток:

W₁ = = = 80 м/с

₁ = 12 ° - угол выхода потока из сопловых лопаток (принимаем)

4. Определяем относительный угол входа потока на рабочие лопатки:

С₁sin₁ = W₁sin₁;

sin₁ = sin₁ = ₁ = 36 °

5. Определяем теоретическую относительную скорость на выходе из Р.Л.:

W_2t = = = 172 м/с

6. Определяем действительную относительную скорость на выходе из Р.Л:

W₂ =  W_2t = 0,97172 = 167 м/с

= 0,97 – коэффициент скорости на Р.Л.

7. Длина сопловой лопатки из формулы:

l­₁ = , где

 = 0,97 – для перегретого пара

 = 1 – степень парциальности 7-й ступени

l­₁ = = 0,091 м

8. Длина Р.Л.:

l­₂ = l­₁ + l = 0,091 + 0,004= 0,095 м

l = 0,004 – величина перекрыши (задаю)

9. Определяем величину угла ₂:

l­₂ = = 

sin₂ = = = 0,28  ₂ = 16,3 °

10. Определяем абсолютную скорость за Р.Л.:

С₂ = = =47 м/с

11. Абсолютный угол выхода пара из Р.Л.:

W_2u = W₂cos₂ = 167 cos16,3 = 160 м/с

т.к. W_2u> U (160 > 156,6), то

cos₂ = = = 0,078  ₂ = 85,5 °

12. Свожу значения в таблицу, и строю треугольники скоростей:

U, м/с	W1, м/с	W2, м/с	С1, м/с	С2, м/с	1	2	1	2
156,6	80	167	226	47	12	85,5	36	16,3

Определение потерь в ступени:

- В сопловых лопатках:

h_с = (1 - ²) = (1 – 0,98²) =1,05 кДж/кг

- На рабочих лопатках:

h_л = ( - 1) = ( - 1) = 0,88 кДж/кг

- С выходной скоростью:

h_вс = (1 - ) = (1 – 0,9) = 0,11 кДж/кг

 = 0,9 – коэффициент использования выходной скорости в последующих ступенях

- Относительный лопаточный КПД:

_ол = = = 0,944

- Определяем потери мощности трением и вентиляцией:

h_тв = = 0,29 кДж/кг, где

- Определяем потери от утечек пара и влажности:

-утечки в диафрагме: , где

µ_у=0,75-коэффициент расхода через уплотнения,

=Р₁/Р₀=88/95=0,926

Площадь проходного сечения в зазорах уплотнений:

F_упл=π· d_упл· δ=3,14·0,3·0,997·0,6·10^-3=5,6·10^-4 м², где

d_упл=0,3·d_ср;

δ=0,6 мм-зазор(задаёмся).

=0,136 (кг/с)

-утечки пара через надбандажные уплотнения:

=0,221(кг/с), где

δ=0,002 мм-зазор (задаёмся).

-суммарные утечки:

Gут= =0,136+0,221=0,357(кг/с)

h_ут= (0,357/451)·36,4=0,03 кДж/кг

-потери от влажности пара:

h_вл=0, т.к. в ЦВД поступает свежий пар из котла и в нем отсутствует влажность.

- Определяем внутренний относительный КПД ступени:

_оi = = = 0,935

- Внутренняя мощность ступени:

N_i = G h₀_оi = 45136,40,935 = 15,35 МВт