Дипломный проект. Конструктивные изменения проточной части турбины Т-100-130 / Расчет 3х готовый

При расчете трех ступеней учтем что теплоперепад на группу остался прежний, а на каждую ступень увеличился. Цель данного расчета оценить, как измениться внутренний КПД каждой ступени и ее мощность.

Таблица 1.1-Сводка данных по расчету проточной части ЧСД

Показатель		№ ступени
Расход пара G, кг/с		64.2	64.2	56.7
Давление перед ступенью p1, МПа		0.264	0.124	0.0211
Давление за ступенью p2, МПа		0.124	0.0794	0.0056
Температура перед ступенью t1, С		140	110	60
Средний диаметр	Сопловая d1, мм	1351	1435	1435

Продолжение таблицы 3.1

Показатель		№ ступени
		20	21	22
	Рабочая d2, мм	1352	1437	1437
Высота лопатки	Сопловая l1, мм	235	285	285
	Рабочая l2, мм	235	285	285
Проходная площадь лопаток	Сопловая F1, м2	0.31	0.49	0.53
	Рабочая F2, м2	0.49	0.53	0.67

Исходя из этих данных строим процесс расширения пара в ЦНД, в i-s диаграмме рис3.4. По i-s диаграмме выясняем располагаемые теплоперепады h₀ на каждую из ступеней.

Окружную скорость на среднем диаметре колесо определяем из формулы:

, (8).

где d – средний диаметр колеса, м,

n=50 1/с – частота вращения ротора.

Скорость c₀ на входе в ЦНД примем равной 0.

Давление торможения перед ступенью:

, (9).

где - давление пара на входе в ступень, МПа,

- удельный объем пара на входе в ступень, м³/кг.

Отношение скоростей:

, (10).

где - изоэнтропийный теплоперепад по параметрам торможения,

- фиктивная скорость соответствующая теплоперепаду , м/с.

Изоэнтропийный теплоперепад в сопловой решетке:

, (11).

где - степень реактивности, примем по указаниям.

Изоэнтропийный теплоперепад в рабочей решетке:

. (12).

Теоретическая скорость выхода из сопловых решеток:

. (13).

Скорость выхода пара из сопловой решетки:

, (14).

где - коэффициент скорости сопловой решетки, определяем по обобщенным данным из .Угол направления скорости :

. (15).

Относительная скорость пара на входе в рабочую решетку:

. (16).

Угол направления относительной скорости:

, (17).

Теоретическая скорость выхода из рабочей решетки:

. (18).

Относительная скорость на выходе из рабочих лопаток:

, (19).

где - коэффициент скорости рабочей решетки, определяем по обобщенным данным из Зайцева

Угол направления скорости :

. (20).

Абсолютная скорость на выходе из рабочих лопаток:

. (21).

Угол направления скорости :

. (22).

Потери в сопловой решетке:

. (23).

Потери в рабочей решетке:

. (24).

Энергия выходной скорости:

. (25).

Располагаемая энергия ступени:

. (26).

Окружной коэффициент полезного действия на лопатках будем оценивать по формуле:

, (27).

Где ,

Относительные потери от утечек через диафрагменное уплотнение:

. (29).

Относительные потери от утечек через бандажные уплотнения:

, (30).

где - эквивалентный зазор в уплотнении по бандажу, мм.

Абсолютные потери от утечек через уплотнение ступени:

. (31).

Относительные потери трения:

. (32).

Абсолютные потери трения:

. (33).

Относительные потери от влажности:

, (34).

где - степень сухости пара перед ступенью,

- степень сухости пара после ступени.

Абсолютные потери от влажности:

. (35).

Использованный теплоперепад ступени:

. (36).

Порядок и результаты расчета представлены в Таблице 3.2

Таблица 3.2-Результаты расчета ЧСД.

Показатель		№ ступени
		сопловая	рабочая	сопловая	рабочая	сопловая	рабочая
Расход пара G, кг/с		64.2		64.2		56.7
Параметры пара перед ступенью	давление р0, МПа	0.264		0.124		0.0794
	температура (сухость) t0(x0), С	140		110		80
	энтальпия i0, кДж/ кг	2720		2644		2568
Кинетическая энергия на входе в ступень с0/2, кДж/кг		0		5.2		3.3

Продолжение таблицы 3.2

Показатель		№ ступени
		сопловая	рабочая	сопловая	рабочая	сопловая	рабочая
Окружная скорость u1, u2, м/с		212.21	212.5	225.4	225.4	225.4	225.4
Отношение скоростей		0.714		0.758		0.759
Степень реакции		0.42
Изоэнтропийный теплоперепад в сопловой решетке , ,кДж/кг		44.8	36.82	39	28	40.7	29.5
Параметры пара за решетками	давление р1, р2, МПа	0.181	0.107	0.08	0.067	0.03	0.0251
	удельный объем ,, м3/кг	1.5495	1.5901	2.0871	2.4638	5.2285	6.1801
	сухость ,	1	1	1	1	1	0.9917
Угол выхода , , град		11.49	28	13.72	28.17	12.7	28.4
Коэффициент скорости ,		0.97	0.95	0.97	0.95	0.97	0.95
Скорость выхода потока из решетки , ,		333	305	333	305	303	333

Продолжение таблицы 3.2

Показатель		№ ступени
		сопловая	рабочая	сопловая	рабочая	сопловая	рабочая
Относительная скорость на входе в рабочую решетку и абсолютная скорость на выходе из нее , , м/с		305	105	305	104	305	108
Углы направления этих скоростей ,, град		44.6	80.59	60.7	79.77	57.82	56.72
Потери энергии в решетках , , кДж/кг		2.9	2.7	2	2.8	2	2.7
Потери энергии с выходной скоростью , кДж/кг		5.5		5.4		5.8
Окружной к. п. д.	По формуле (27) По формуле (28)	0.732		0.79		0.786
Потери от утечек , , где =10-3 м		0.0006426	0.01775	0.0004328	0.01413	0.0003104	0.01138

Продолжение табл. 3.2

Показатель	№ ступени
	сопловая	рабочая	сопловая	рабочая	сопловая	рабочая
Потери от трения диска, влажности	0.0003155+ 0		0.0002466+ 0		0.0001246+ 0.002973
Использованный теплоперепад (расчетный), кДж/кг	69		70		70
Внутренний КПД ступени	0.682		0.672		0.687

В проведенном расчете относительный лопаточный к. п. д. рассчитывался по двум формулам (27) и (28) и как видим значения его находятся в пределах погрешности расчета, следовательно повторять расчет не надо.

Расчет первых двух ступеней, то есть ступеней до регулирующей диафрагмы по выше изложенной методике. В результате расчета получим следующие значения основных параметров группы этих ступеней (Таблица 4.1)

Таблица 4.1

Располагаемый теплоперепад , кДж/кг	Использованный теплоперепад , кДж/кг	Внутренний к. п. д. ступени	Расход пара через ступени , кг/с	Внутренняя мощность ступеней , МВт
101.6	69	0.743	64.2	4.394
101.6	70	0.757	64.2	4.349
101.6	70	0.747	56.7	3.958

Д

Рис 4.1-Зависимость к. п. д. от давления

ля иллюстрации зависимости внутреннего относительного к. п. д. от давления в нижнем теплофикационном отборе приведем график этой зависимости.