+6Тепловой расчет паровой турбины
Тепловой расчет турбины выполняется в два этапа:
1-й этап — предварительный (ориентировочный) расчет
2-й этап — подробный расчет
Задачей ориентировочного расчета является определение числа ступеней, их диаметров и распределения тепловых перепадов по ступеням.
В подробном расчете рассчитываются треугольники скоростей, потери, КПД ступеней, размеры проточной части, выбираются профили облапачивания, рассчитываются мощность и КПД турбины в целом.
Предварительный расчет.
Определение номинальной мощности цвд
По известным Р0 и Рк определяем тепловой перепад:
кДж/кг
Произведение
КПД принимается
МВт
Рис.1. Процесс расширения пара в турбине в i-s диаграмме.
1.2 Построение рабочего ориентировочного процесса в цвд
1.2.1 Определяем давление перед соплами первой ступени
Потери давления на впуске оцениваются в 34%. Следовательно, давление перед соплами первой ступени
МПа
Давление за последней ступенью ЦВД с учетом потери давления в выходном патрубке
МПа
св — скорость потока в выходном патрубке, св=100 м/с
— коэффициент местного сопротивления патрубка, =0,08
По известным Р0’ и Рк’ определяем тепловой перепад проточной части:
кДж/кг
Так
как тепловой перепад регулирующей
ступени
кДж/кг, то применяется одновенечная
регулирующая ступень
Оценка экономичности регулирующей ступени
Внутренний относительный КПД для одновенечной регулирующей ступени
0=0,026405 м3/кг
Построение ориентировочного процесса регулирующей ступени в i-s диаграмме
Внутренний тепловой перепад регулирующей ступени
кДж/кг
Энтальпия пара на выходе из регулирующей ступени
кДж/кг
Оценка экономичности нерегулируемых ступеней ЦВД
Располагаемый тепловой перепад, приходящийся на нерегулируемые ступени
кДж/кг
1=0,03305 м3/кг; 2=0,09447 м3/кг
кДж/кг
Определение состояния пара за ЦВД
Теплоперепад всей турбины
Внутренний относительный КПД турбины
Ориентировочный расчет регулирующей ступени
Для одновенечных ступеней задаемся:
Степенью реакции регулирующей ступени, =0,08
Углом направления потока пара соплами, 1Э=13
Отношением скоростей, u/c0=0,42
Условная теоретическая скорость по всему располагаемому тепловому перепаду
м/с
Располагаемый тепловой перепад в соплах
кДж/кг
Теоретическая скорость истечения из сопл
м/с
Окружная скорость на среднем диаметре регулирующей ступени
м/с
Средний диаметр ступени
м
Произведение степени парциальности на высоту сопловой решетки
м
Оптимальная степень парциальности
Высота сопловой решетки
мм
Определение размеров первой нерегулируемой ступени
Для активных турбин задаемся:
Следующими значениями теплоперепадов, h0I=35;40;45;50;55;60 кДж/кг
Степенью реакции ступени, I=0,12
Величиной
Углом потока за сопловой решеткой, 1Э=13
Таблица 1.1
-
Величина
Размерность
1
2
3
4
5
6
кДж/кг
35
40
45
50
55
60
—
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
м/с
264,6
282,4
300,000
316,228
331,662
346,410
м/с
132,3
141,4
150
158,1
165,8
173,2
м
0,843
0,9
0,995
1,007
1,06
1,103
—
0,12
0,12
0,12
0,12
0,12
0,12
кДж/кг
30,8
35,2
39,6
44
48,4
52,8
м/с
248,2
265,3
281,4
296,6
311,1
325
м3/кг
0,03557
0,03595
0,03634
0,03679
0,03713
0,03735
мм
40,94
36,26
31,26
29,62
27,12
25,21
—
10,32
9,03
8,02
7,22
6,56
6,02
Выбираем диаметр первой нерегулируемой ступени, теплоперепад, число ступеней и высоту сопла:
Средний диаметр — dI=0,952 м
Число ступеней — z=9 шт
Высота
сопла —
мм
Корневой
диаметр -
мм
Теплоперепад
-
кДж/кг
Рис. 2. К расчету первой нерегулируемой ступени.