3. Порядок выполнения работы

На студенческом диске, ориентировочно в каталоге E:\LAB_KAF\... находятся моделирующие программы lr_0.exe или lr_ct_0.exe, позволяющие рассчитывать характеристики турбинной ступени в широком диапазоне варьируемых параметров.

Студенты на основании заданного набора исходных данных (номер ступени, параметры пара , , ; частота вращения ротора ), используя указанные программы выполняют серийные расчеты, варьируя необходимые исходные данные. Результаты расчетов автоматически сохраняются в файл результатов с именем Name.dat и выдаются на терминал по окончании каждого расчета. Файл результатов содержит следующие данные:

- частоту вращения ротора , 1/с;

- начальные температуру торможения пара , ⁰C и давление торможения пара , МПа. При равенстве нулю скорости пара на входе в сопла параметры торможения на входе в сопла будут равны соответствующим статическим параметрам: статическому давлению , МПа, статической температуре , ⁰C;

- конечное давление пара , МПа;

- массовый расход пара через ступень , кг/с;

- внутреннюю мощность ступени , кВт;

- статическое давление пара за соплами , МПа;

- давление пара за соплами по параметрам торможения , МПа;

- температуру пара за соплами по параметрам торможения , ⁰C;

- статическое давление пара за ступенью , МПа;

- давление пара по параметрам торможения за ступенью , МПа;

- температуру пара по параметрам торможения за ступенью , ⁰C;

- углы выхода потока из сопел , град. и из рабочих лопаток , град.

Количество опытов в каждой серии и пределы изменения параметров-аргументов необходимо согласовать с преподавателем.

В файл результатов также выдаются следующие характеристики исследуемой ступени:

- средний диаметр ступени , м;

- выходные высоты сопловой решетки , м и рабочей решетки , м;

- угол выхода потока из сопловой решетки , град.;

- угол выхода потока из рабочей решетки , град.;

- хорды профилей сопловой и рабочей решеток, м;

- число гребней уплотнения ;

- диаметр, на котором выполняются диафрагменные уплотнения , м.

4. Обработка опытных данных

Для обработки результатов опытов и получения искомых зависимостей предлагается следующий алгоритм.

Внутренний относительный КПД ступени

, (1)

- относительная величина потерь на трение диска в паре ступени;

- относительная величина потерь от утечек в ступени.

Относительный лопаточный КПД ступени

, (2)

где - располагаемый теплоперепад на ступень по параметрам торможения, кДж/кг.

Начальная полная энтальпия пара определяется по и по таблицам [1] или при помощи электронных таблиц tabl1.exe, tfp_h2o.exe и др. Аналогичным образом определяется и энтропия . Энтальпия пара в конце теоретического процесса расширения пара в ступени определяется по давлению и энтропии .

Расположение характерных точек на действительном процессе расширения в hs-диаграмме и обозначение параметров в этих точках показано на рис. 2. Здесь же - потеря на трение диска в паре, кДж/кг; - потеря от утечек в турбинной ступени, кДж/кг.

Рис.2. Процесс расширения пара в турбинной ступени в hs-диаграмме

Изоэнтропийный тепловой перепад сопловой решетки, взятый от полных параметров, кДж/кг

. (3)

Энтальпия пара в конце теоретического процесса расширения пара в соплах определяется по параметрам и .

Степень реактивности

Окружная скорость на среднем диаметре, м/с

Значения среднего диаметра и угловой частоты вращения ротора являются исходными данными.

Фиктивная (условная) скорость потока пара в ступени, м/с

. (4)

Абсолютная теоретическая скорость пара на выходе из сопловой решетки

. (5)

Потери энергии в сопловой решетке , где энтальпия пара в конце действительного процесса расширения в соплах определяется по и , а энтропия - по и .

Энтальпия пара в конце теоретического процесса расширения на рабочих лопатках определяется по и . Энтропия находится по параметрам торможения и .

Энтальпия пара в конце действительного процесса расширения на рабочих лопатках определяется по параметрам и .

Потери энергии в рабочей решетке, кДж/кг

.

Коэффициент потерь энергии для сопловой решетки можно определить по формуле

. (6)

Скоростной коэффициент сопловой решетки

. (7)

Число Маха для сопловой решетки вычисляется так

, (8)

где -показатель изоэнтропы. Для перегретого пара =1,3; для влажного пара 1,135;

- удельный объем пара в конце теоретического процесса расширения пара в соплах, м³/кг. Определяется как .

Подробнее о рассчитанных ранее коэффициентах потерь энергии и скоростных коэффициентах решеток можно посмотреть в соответствующих разделах учебной литературы [2, с.111-115, 126-138; 4, с. 54-64].

Абсолютная действительная скорость пара на выходе из сопловой решетки, м/с

; (9)

. (9)

Угол направления относительной скорости входа потока пара на рабочие лопатки, град.

. (10)

Относительная скорость входа пара на рабочие лопатки, м/с

. (11)

Изоэнтропийный тепловой перепад рабочей решетки, кДж/кг

. (12)

Относительная теоретическая скорость пара на выходе из рабочей решетки, м/с

(13)

Коэффициент потерь энергии для решетки рабочих лопаток

. (14)

Скоростной коэффициент рабочей решетки

. (15)

Действительная относительная скорость выхода пара из рабочей решетки, м/с

. (16)

Абсолютная скорость выхода пара из рабочей решетки, м/с

. (17)

При существенном понижении давления за ступенью будет наблюдаться сверхзвуковой режим истечения пара из решетки рабочих лопаток, сопровождающийся отклонением струи в косом срезе рабочих лопаток. При этом угол выхода потока не будет равным углу , данному в характеристике ступени.

Скорость можно определить также по формуле

. (18)

Здесь энтальпии и в кДж/кг.

Значение угла генерируется ПК в процессе проведения численного эксперимента; скорость найдена выше, тогда действительная относительная скорость выхода пара из рабочей решетки, м/с

. (19)