2.3. Распределение теплоперепадов между ступенями

№ п/п

Показатель

Обозначе-ние

Размер-ность

Формула или обоснование

Значение

1 ступень

11

2

3

4

5

6

01

Расход пара

G

кг/с

Задано или из предварительного расчета

174,65

22

Частота вращения

n

c^-1

Задано

50

33

Параметры пара перед ступенью

Давление

p₀

МПа

Из расчета предыдущей ступени

9,38

44

Энтальпия

h₀

кДж/кг

-

3377,25

55

Удельный объем

v₀

м³/кг

-

0,0348

66

Температура

t ₀

^оC

-

522

77

Скорость потока на входе в ступень

С₀

м/с

С¹₀= С^i-1₂

93,99

78

Изоэнтропийный теплоперепад ступени

H

кДж/кг

Из предварительного расчета

41,75

79

Располагаемый теплоперепад ступени от параметров торможения

H

кДж/кг

Для первой ступени –(Н₀=Н^1ст₀),

Для последующих ступеней (Н₀=Н^iст₀=Н^iст₀+(С₀)²/(2*10³)

41,75

810

Средний диаметр

d_ср

м

Определен

0,93

911

Окружная скорость

u

м/с

u = πdn=3,14*0,942*50=

146,16

112

Отношение скоростей

x_ф=u/c_ф

-

х_ф=u/(10³*2*H₀)^0.5=

=148,0/(10³*2*43,8)^0,5=

0,506

113

Степень реактивности

ρ

-

Определена

0,102

114

Изоэнтропийный перепад в сопловой решетке

Н_0C

кДж/кг

H_0C=(1-ρ)·H₀=

=(1-0,10)*43,8=

37,51

115

Теоретическая скорость пара на выходе из сопел

c_1t

м/с

c_1t=(10³ ·2·H_0C)^0.5=

=(10³*2*38,52)^0,5=

273,9

116

Параметры па­ра за соплами при теоретичес­ком процессе

Давление

P₁

МПа

f(p'_o, v'_o, H_оc)

8,35

117

Энтальпия

h_1t

кДж/кг

h_1t=h₀-H_0c=

3339,74

118

Уд. объем

v_1t

м³/кг

f(h_1t,p₁)

0,0381

119

Число Маха

M_1t

-

M_1t=c_1t/a_1t=c_1t/(10⁶*k*P1*v_1t)^1/2==281,1/(10⁶*1,3*

*8,91*0,03772)^0,5=

0,426

120

Коэффициент расхода

μ₁

-

По графику

0,975

121

Выходная площадь сопловой решетки

F₁

m²

F₁=G·v_1t/μ₁·c_1t=

0,0249

222

Эффективный угол выхода потока

α_1эф

град.

Принимаем 8 - 16 град.

12

223

Высота решетки

l₁

м

l₁=F₁/(πde sin(α₁))

0,04

224

Относительная высота решетки

-

l₁/b₁;

b₁ -принимаем 0,078м

0,5

225

Профиль сопловой решетки

-

-

Выбирается в зависимости от M_1t; α₀; α_1эф⁽¹⁰⁾

С-9012А

226

Относительный шаг сопловой решетки

-

По аэродинамическим характеристикам выбранной решетки

0,75

227

Угол установки профилей сопловой решетки

α_у

град.

По аэродинамическим характеристикам выбранной решетки

35

228

Шаг профилей сопловой решетки

t₁~

м

t₁~= ·b₁=0,77*0,078=

0,060

229

Число сопловых лопаток

z₁~

шт.

z₁~=(πde)/ t₁~=(3,14*0,942*0,9)/0,06006=

48,72

230

Уточненное число сопловых лопаток

z₁

шт.

Округляется (z₁~) до целого числа

49

331

Уточненное значение шага сопловой решетки

t₁

-

t₁=(πde)/z₁=(3,14*0,942*

*0,9)/44=

0,061

332

Коэффициент скорости

φ

-

По графику

0,95

333

Скорость выхода потока из сопловой решетки

с₁

м/с

=

260,21

334

Потери в соплах

ΔH_C

кДж/кг

(1-φ²)·H_0C=

3,66

335

Относительная скорость на входе в рабочую решетку

w₁

м/с

121,12

336

Угол входа относительной скорости

β₁

град

26,53

337

Изоэнтропийный теплоперепад в рабочей решетке

H_0рл

кДж/кг

=

4,24

338

Теоретическая скорость на выходе из рабочих лопаток

w_2t

м/с

152,14

339

Параметры пара за рабочей решеткой

Давление

p₂

МПа

f(p₁, v_1t, H_орл)

8,24

340

Энтальпия

h_2t

кДж/кг

h_2t=h_1t+ΔH_0c-H_0рл=

3339,16

441

Уд.объем

v_2t

м³/кг

f(h_2t, p₂)

0,0386

442

Число Маха

М_2t

-

M_2t=w_2t/a_2t= w_2t/(10⁶·k· p₂· ·v_2t)^0,5=

0,237

443

Высота рабочих лопаток

l₂

м

l₂₌l₁+Δ=

0,045

444

Коэффициент расхода

μ₂

-

По графику

0,95

445

Площадь рабочей решетки

F₂

м²

F₂₌G·v_2t/µ₂·w_2t=

0,0467

446

Угол выхода потока из рабочих лопаток

β₂

град.

β₂=arcsin(F₂/πdel₂)

20,77

447

Относительная высота решетки

-

= l₂/b₂

b₂ принимаем 0,035 м

1,957

448

Профиль рабочей решетки

-

-

Выбирается в зависимости от M_2t; β₁; β₂⁽¹⁰⁾

Р-2617А

449

Относительный шаг рабочей решетки

-

По аэродинамическим характеристикам выбранной решетки

0,7

450

Угол установки профилей рабочей решетки

β_у

град.

По аэродинамическим характеристикам выбранной решетки

77

551

Шаг профилей рабочей решетки

t₂~

м

t₂~= ·b₂=0,6*0,035=

0,016

552

Число рабочих лопаток

z₂~

шт.

z₂~=(πd)/ t₂~=

=(3,14*0,942)/0,021=

181,56

553

Уточненное число рабочих лопаток

z₂

шт.

Округляется (z₂~) до целого числа

182

554

Уточненное значение шага рабочей решетки

t₂

-

t₂=(πd)/z₂=

=(3,14*0,942)/139=

0,016

555

Коэффициент скорости

ψ

-

По графику

0,943

556

Относительная скорость выхода потока из рабочей решетки

w₂

м/с

w₂₌ψ· w_2t=

143,47

557

Потери в рабочей решетке

ΔH_рл

кДж/кг

=

1,28

558

Абсолютная скорость потока за ступенью

с₂

м/с

=

52,28

559

Угол выхода потока из ступени

α₂

град.

=

-76,71

№ п/п

Обозна-чение

Размер-ность

Значе-ние

2 ступень

Значе-ние

3 ступень

Значе-ние

4 ступень

Значе-ние

5 ступень

Значе-ние

6 ступень

Значе-ние

7 ступень

Значе-ние

8 ступень

Значе-ние

9 ступень

Значе-ние

10 ступень

Значе-ние

11 ступень

01

G

кг/с

174,65

174,65

174,65

174,65

174,65

174,65

174,65

174,65

174,65

174,65

22

n

c^-1

50

50

50

50

50

50

50

50

50

50

33

p₀

МПа

8,24

7,25

6,35

5,55

4,83

4,18

3,61

3,10

2,65

2,26

44

h₀

кДж/кг

3339,16

3300,86

3262,51

3224,08

3185,61

3147,11

3108,58

3069,96

3031,24

2992,26

55

v₀

м³/кг

0,0386

0,0428

0,0475

0,0530

0,0593

0,0665

0,0749

0,0846

0,0960

0,1095

66

t ₀

^оC

500,0

478,0

456,0

434,0

412,0

391,0

368,0

347,0

325,0

303,0

77

С₀

м/с

52,28

51,32

51,50

51,65

51,80

51,83

51,82

51,79

51,53

51,07

78

H

кДж/кг

38,94

38,94

38,94

38,94

38,94

38,94

38,94

38,94

38,94

38,94

79

H

кДж/кг

40,30

40,25

40,26

40,27

40,28

40,28

40,28

40,28

40,26

40,24

810

d_ср

м

0,948

0,953

0,959

0,965

0,973

0,981

0,991

1,003

1,017

1,034

911

u

м/с

148,85

149,77

150,64

151,63

152,77

154,12

155,68

157,52

159,74

162,45

112

x_ф=u/c_ф

-

0,524

0,528

0,531

0,534

0,538

0,543

0,549

0,555

0,563

0,573

113

ρ

-

0,131

0,140

0,149

0,159

0,170

0,183

0,198

0,215

0,234

0,257

114

Н_0C

кДж/кг

35,04

34,61

34,26

33,87

33,42

32,90

32,30

31,63

30,83

29,89

115

c_1t

м/с

264,73

263,10

261,77

260,25

258,53

256,50

254,17

251,51

248,31

244,51

116

P₁

МПа

7,37

6,47

5,66

4,94

4,29

3,71

3,20

2,75

2,35

2,00

117

h_1t

кДж/кг

3304,12

3266,24

3228,25

3190,21

3152,19

3114,21

3076,28

3038,33

3000,42

2962,37

118

v_1t

м³/кг

0,0422

0,0468

0,0521

0,0581

0,0651

0,0731

0,0825

0,0933

0,1060

0,1209

119

M_1t

-

0,417

0,419

0,423

0,426

0,429

0,432

0,434

0,436

0,437

0,436

120

μ₁

-

0,975

0,976

0,977

0,977

0,977

0,977

0,978

0,978

0,978

0,979

121

F₁

m²

0,0285

0,0318

0,0356

0,0399

0,0450

0,0510

0,0579

0,0663

0,0763

0,0882

222

α_1эф

град.

12,00

12,00

12,00

12,00

12,00

12,00

12,00

12,00

12,00

12,00

223

l₁

м

0,0461

0,0511

0,0568

0,0633

0,0709

0,0795

0,0895

0,1012

0,1148

0,1306

224

-

0,576

0,639

0,710

0,792

0,886

0,994

1,119

1,265

1,435

1,632

225

Профиль сопловой решетки

-

С-9012А

С-9012А

С-9012А

С-9012А

С-9012А

С-9012А

С-9012А

С-9012А

С-9012А

С-9012А

226

-

0,750

0,750

0,750

0,750

0,750

0,750

0,750

0,750

0,750

0,750

227

α_у

град.

35,00

35,00

35,00

35,00

35,00

35,00

35,00

35,00

35,00

35,00

228

t₁~

м

0,060

0,060

0,060

0,060

0,060

0,060

0,060

0,060

0,060

0,060

229

z₁~

шт.

49,62

49,92

50,21

50,54

50,92

51,37

51,89

52,51

53,25

54,15

230

z₁

шт.

50,0

50,0

50,0

51,0

52,0

52,0

52,0

53,0

53,0

54,0

331

t₁

-

0,060

0,060

0,060

0,059

0,059

0,059

0,060

0,059

0,060

0,060

332

φ

-

0,971

0,972

0,973

0,973

0,973

0,973

0,974

0,975

0,979

0,985

333

с₁

м/с

257,06

255,74

254,71

253,23

251,55

249,58

247,56

245,22

243,09

240,84

334

ΔH_C

кДж/кг

2,00

1,91

1,83

1,80

1,78

1,75

1,66

1,56

1,28

0,89

335

w₁

м/с

115,68

113,59

111,83

109,54

106,94

103,89

100,63

96,85

92,98

88,63

336

β₁

град

27,52

27,91

28,26

28,73

29,28

29,96

30,76

31,76

32,93

34,40

337

H_0рл

кДж/кг

5,26

5,64

6,00

6,41

6,86

7,38

7,98

8,65

9,44

10,35

338

w_2t

м/с

154,61

155,52

156,55

157,51

158,61

159,88

161,50

163,34

165,88

168,97

339

p₂

МПа

7,25

6,35

5,55

4,83

4,18

3,61

3,10

2,65

2,26

1,92

340

h_2t

кДж/кг

3300,86

3262,51

3224,08

3185,61

3147,11

3108,58

3069,96

3031,24

2992,26

2952,91

441

v_2t

м³/кг

0,0428

0,0475

0,0530

0,0593

0,0665

0,0749

0,0846

0,0960

0,1095

0,1253

442

М_2t

-

0,244

0,248

0,253

0,258

0,264

0,270

0,276

0,284

0,292

0,303

443

l₂

м

0,0501

0,0551

0,0608

0,0673

0,0749

0,0835

0,0935

0,1052

0,1188

0,1346

444

μ₂

-

0,951

0,952

0,953

0,953

0,954

0,955

0,955

0,957

0,960

0,961

445

F₂

м²

0,0508

0,0561

0,0620

0,0689

0,0767

0,0856

0,0958

0,1073

0,1201

0,1348

446

β₂

град.

19,93

19,87

19,81

19,73

19,60

19,42

19,22

18,90

18,44

17,95

447

-

2,178

2,395

2,642

2,927

3,255

3,632

4,066

4,573

5,165

5,852

448

Профиль рабочей решетки

-

P-2617А

P-2617А

P-2617А

P-2617А

P-2617А

P-2617А

P-2617А

P-2617А

P-2617А

P-2617А

449

-

0,700

0,700

0,700

0,700

0,700

0,700

0,700

0,700

0,700

0,700

450

β_у

град.

77,00

77,00

77,00

77,00

77,00

77,00

77,00

77,00

77,00

77,00

551

t₂~

м

0,016

0,016

0,016

0,016

0,016

0,016

0,016

0,016

0,016

0,016

552

z₂~

шт.

184,91

186,05

187,13

188,36

189,78

191,45

193,40

195,67

198,44

201,80

553

z₂

шт.

185,0

186,0

187,0

188,0

190,0

191,0

193,0

196,0

198,0

202,0

554

t₂

-

0,016

0,016

0,016

0,016

0,016

0,016

0,016

0,016

0,016

0,016

555

ψ

-

0,955

0,956

0,956

0,956

0,956

0,957

0,957

0,957

0,958

0,958

556

w₂

м/с

147,65

148,68

149,66

150,58

151,63

153,00

154,55

156,32

158,91

161,88

557

ΔH_рл

кДж/кг

1,05

1,04

1,05

1,07

1,08

1,08

1,10

1,12

1,13

1,17

558

с₂

м/с

51,32

51,50

51,65

51,80

51,83

51,82

51,79

51,53

51,07

50,61

559

α₂

град.

-78,72

-78,87

-79,03

-78,99

-78,95

-79,07

-79,16

-79,24

-79,86

-80,38