Расчёт рабочей решетки второго ряда

Откладываем на hs-диаграмме потери на направляющей решетке:

и там же находим удельный объём за рабочей решеткой v`_1t= 0,0590 м³/кг.

Теоретическая относительная скорость на выходе из рабочей решетки второго ряда:

Число Маха:

Проходная площадь горловых сечений рабочей решетки второго ряда:

Принимаем перекрышу рабочих лопаток второго ряда =4,0 мм. Тогда высота рабочих лопаток:

Угол выхода потока:

По углу `<sub>2</sub>и числу М`_2t выбран по атласу профиль рабочей решетки второго ряда Р-46-29А. Хорда профиля принятаb`₂=60 мм, относительный шагt=0,529.

Число лопаток в рабочей решетке второго ряда по всей окружности рабочего колеса:

Построим треугольник скоростей на выходе из рабочей решетки второго ряда: откладываем вектор w`<sub>2</sub>=`w`<sub>2t</sub>=0,951304=289 м/с под углом`₂=283` к направлению, противоположному окружной скоростиu(приложение 3). Из этого треугольника: вектор скорости с`₂=170 м/с и угол направления этой скорости`₂=50.

Проверяем правильность построения треугольника скоростей аналитическим путём:

`₂=52.

Определение относительного лопаточного кпд

Относительный лопаточный КПД _о.лопределяем двумя способами:

а) по балансу потерь:

где Н₀- располагаемый теплоперепад ступени,H₀=300,0 кДж/кг;

H_с– потери энергии в сопловой решетке,H_с=18,57 кДж/кг;

H_р– потери энергии в рабочей решетке первого ряда,H_р=22,03 кДж/кг;

H_н - потери энергии в направляющей решетке,H_н=10,20 кДж/кг;

H`_р -потери энергии в рабочей решетке второго ряда, кДж/кг;

H_в.с -потери энергии с выходной скоростью, кДж/кг;

б) с использованием проекций скоростей из треугольников:

Оба значения КПД в пределах точности расчёта совпадают.

Определение внутреннего относительного кпд ступени

Потери трения диска:

где к_тр- коэффициент трения к_тр=(0,450,8)10^-3. Принимаем к_тр=0,610^-3.

Потери от утечек в уплотнениях бандажа рабочей решетки первого ряда составляют:

и приняты приближённо равными потерям от утечек в уплотнениях трёх решеток - первой рабочей, направляющей и второй рабочей.

Составляющие от потерь от парциальности:

от вентиляции:

Сегментные:

В этих формулах принято: часть дуги, занятая противовентиляционным кожухом, е_кож=0,6; число пар концов сопловых сегментовi=2;B₂b₂.

Относительный внутренний КПД ступени:

Определение внутренней мощности регулирующей ступени

Использованный теплоперепад ступени:

H_i^рс=H₀_oi=300,00,674=202 кДж/кг.

Внутренняя мощность ступени:

N_i^рс=GH_i^рс=111.79202=22581кВт.

Энтальпия пара в камере за регулирующей ступенью:

h_рс=h₀-Hⁱ_рс=3475,0-202,0=3273,0 кДж/кг.

III. Предварительный расчёт цвд

Расход пара в ЦВД отличается от расхода пара через регулирующую ступень на утечку пара через уплотнение:

Принимаем число уплотнительных гребней z_y=16, диаметр щелей под гребнямиd_y=0,4 м, размер щели_у=0,6 мм, коэффициент расхода_у=0,73, площадь зазора уплотнения:

F_y=d_y_y=3,140,40,0006=7,5410^-4 м².

Параметры пара перед уплотнением приняты по состоянию пара за регулирующей ступенью р₀=5,05 МПа,v₀=0,061 м³/кг. Давление за уплотнение принимаем р=0,2 МПа и=0,2/5,05=0,040.

Расход пара через нерегулируемые ступени:

G^нс=G₀-G_y=111.79-1,25=110,54кг/с.

Диаметр первой нерегулируемой ступени:

d₁=d_cр-d=0,950-0,106=0,844 м,

где d=0,106-оптимальная разность между диаметрами регулирующей и первой нерегулируемой ступенью.

Высота сопловой лопатки:

где х_ф - отношение скоростей. Принимаем х_ф=0,51;

₁ - коэффициент расхода сопловой решетки. Принимаем₁=0,97;

n- частота вращения,n=50 Гц;

 - степень реакции ступени, =0,14;

_1э - угол выхода пара из сопловой решетки. Принимаем_1э=12;

v_1t– удельный объём пара на выходе из сопловой решетки. Поhs-диаграмме находимv_1t=0,0656 м³/кг.

Располагаемый теплоперепад от параметров торможения первой нерегулируемой ступени:

Располагаемый теплоперепад сопловой решетки первой нерегулируемой ступени:

Энтальпия пара за сопловой решеткой:

h_1I=h₀-H_oc=3273,0-29,0=3244,0 кДж/кг.

По hs-диаграмме находим:p₁=4,59 МПа;v₁=0,0657 м³/кг.

Высота рабочей лопатки:

l₂=l₁+=47+3=50 мм.

=6 мм –перекрыша, принимая в зависимости от l₁.

Корневой диаметр:

d_k=d₁-l₂=0,844-0,050=0,794 м.

Этот диаметр принимаем постоянным для всех ступеней. В первом приближении будем считать, что во всех ступенях выбраны одинаковые теплоперепады и углы.

Средний диаметр последней ступени определяем по соотношению:

l_2zd_2z=l₂d₂v_2z/v₂₂.

v_2z=0,125 м³/кг, удельный объём за последней ступенью. Определяем приближённо по предварительно построенному процессуv₂₂=0,0657 м³/кг.

l_2zd_2z=0,0500,8440,125/0,0657=0,0803.

Высота рабочей лопатки последней ступени:

Диаметр последней ступени:

d_z=d_k+l_2z=0,794+0,091=0,885 м.

Высота сопловой лопатки:

l_1z=l_2z-=91-3=88 мм.

=3 мм.

Располагаемый теплоперепад принят одинаковым для всех ступеней, кроме первой:

H₀^2-6=H₀¹k₀=33,70,96=32,35 кДж/кг.

к₀- коэффициент, соответствующий углу выхода из сопловой решетки.

Средний теплоперепад ступеней:

где z=8-предварительное число ступеней в отсеке.

Располагаемый теплоперепад в отсеке:

H₀^отс=3273-3033=246 кДж/кг.

Коэффициент возврата теплоты:

k_t=4,810^-4-для турбин, работающих в области перегретого пара.

_oi=0,82-предполагаемое КПД отсека.

Число ступеней отсека:

Число ступеней округляется до целого число: z=8.

Располагаемый теплоперепад отсека:

H⁰_отс=H₀¹+(z-1)H₀^2-6=33,70+(8-1)32,35=260,15 кДж/кг;

Невязка:

H₀=(1+q_t)H⁰_отс-H⁰_отс=(1+0,0186)246,00-260,15=-9,57 кДж/кг.

Эта невязка должна быть распределена между ступенями.

Поправка к теплоперепаду первой ступени:

H₀¹=H₀H¹₀/H⁰_отс=-9,5733,70/260,15=-1,24 кДж/кг.

со 2 по 8 ступени:

H₀^2-6=H₀H^2-6₀/H⁰_отс=-9,5732,35/260,15=-1,19 кДж/кг.

Скорректированный теплоперепад:

1 ступень:

H₀¹=H¹₀+H₀¹=33,70-1,24=32,46 кДж/кг.

Со 2 по 8 ступень:

H₀^2-6=H^2-6₀+H₀^2-6=32,35-1,19=31,16 кДж/кг.

Проверка корректировки:

(1+q_t) H⁰_отс= H₀¹+(z-1)H₀

(1+0,0186)246=32,46+(8-1)31,16

250,58=250,58.

Оба значения в пределах точности.