4.3 Распределение теплоперепадов между ступенями

Исходными для определения теплоперепадов отдельных ступеней являются следующие параметры: начальные давление и темпе­ратура пара и его расход; давление в конденсаторе; давление и температура промежуточного перегрева; давление, температура я расход пара на регенеративный подогрев питательной во­ды и др.

Вначале выбирают количество цилиндров турбины. Мощные конденсационные турбины высокого давления, как правило, со­стоят из одного ЦВД, одного ЦСД и нескольких двухпоточных ЦНД. Зная из тепловой схемы параметры пара перед каждым цилиндром и за ними, рассчитывают теплоперепады ступеней отдельно для каждого цилиндра, а иногда и отдельно для группы ступеней, составляющих отсек между отборами пара. Прежде чем приступить к непосредственному расчету распределения теп­лоперепадов между ступенями, оценивают размеры первой нере­гулируемой и последней ступеней цилиндра.

Размеры первой нерегулируемой ступени ЦВД можно определить, предварительно задавшись ее средним диаметром, по формуле (4.1). Зная диаметр ступени, можно рассчитать и располагаемый теплоперепад

. (4.9)

Размеры последней ступени определяются по уравнению неразрывности

, (4.10)

где индексами 1 и z отмечены соответственно первая и последняя ступени.

Приняв теплоперепады, скорости и углы потока в решетках одинаковыми, получим

. (4.11)

Зная закон изменения диаметров ступеней, например, приняв корневой диаметр постоянным, т.е.

, (4.12)

определим, решив систему из двух уравнений (4.11) и (4.12), два неизвестных — высоту (l₂)_z и средний диаметр (d₂)_z последней ступени.

Для оценки размеров последней ступени ЦНД зададим от­ношение ее диаметра к длине лопатки Θ_z=d_2z/l_2z и определим средний диаметр последней ступени и длину лопатки

. (4.13)

Кольцевую площадь ступе­ни Ω определяют по формуле (4.7). Веерность Θ_z последней ступени должна быть больше 2,7.

После оценки размеров пер­вой и последней ступеней опре­деляют количество нерегули­руемых ступеней, их диаметры и располагаемые теплоперепады. Порядок расчета количества ступеней и распределения теп-лоперепадов между ними наиболее наглядно можно рассмотреть, используя графоаналитический метод.

Построим диаграмму, показанную на рис. 4.4.

Рис 4.4 Диаграмма расчета количества

ступеней турбины и распределения теплоперепадов между ними

Для этого от­метим на оси абсцисс произвольный отрезок а и отложим по оси ординат диаметры первой нерегулируемой d₁ и последней d_z ступеней, получив точки 1 и 2. Соединим эти точки линией d, кото­рая будет соответствовать плавному изменению диаметров сту­пеней турбины. На этой же диаграмме проведем линию измене­ния отношения скоростей u/c_ф по ступеням турбины так, чтобы это отношение было близко к оптимальному. Если известны диа­метр d и отношение скоростей u/c_ф, можно по формуле (4.9) определить теплоперепады Но. Нанесем на диаграмму линию Hо и найдем среднее по проточной части значение теплоперепада H_о^ср. Определим количество ступеней турбины

, (4.14)

г

деH_о^Т — располагаемый теплоперепад всех ступеней цилиндра и q_вт — коэффициент возврата теплоты, которые известны.

После округления количества ступеней z до целого, разделив отрезок а на z—1 частей, определим по диаграмме теплоперепа­ды каждой ступени и запишем их значения в таблицу, состав­ленную по образцу табл.4.1

Таблица 4.1

Ступень		Теплоперепад по ступеням
номер	диаметр	предварительный	окончательный
1	d1	H0(1)	H0(1)+Δ/z
2	d2	Ho(2)	H0(2)+ Δ /2
2—1 2	dz-1	Но(z-1) Ho(z)	H0(z-1)+Δ/z H0(z)+Δz
Сумма		∑H0	∑H0+Δ

Суммы предварительных и окончательных теплоперепадов всех ступеней часто не совпадают. Пусть разность составляет Δ. Тогда . Разделив разностьΔ на количество ступеней z, получим окончательные теплоперепады каждой ступени.

Такое определение теплоперепадов ступеней позволяет де­тально рассчитывать их параметры и размеры. Однако это не исключает корректировки теплоперепадов и диаметров ступеней для обеспечения наибольшей плавности проточной части.