1.4 Определение числа нерегулируемых ступеней и распределение теплоперепада на первый отсек турбины (до регулируемого отбора)
Обычно регулирующая ступень бывает вынесена в отдельную камеру. Поэтому кинетическую энергию, соответствующую ее выходной потере, считают превращенной целиком в тепло.
Принимаем корневой
диаметр 2-ой ступени такой же как и для
последней ступени
1,21
м.
Принимаем длину
рабочих лопаток первой нерегулируемой
ступени (10-30 мм)
0,015
м.
Средний диаметр первой нерегулируемой ступени
м.
Окружная скорость на среднем диаметре
м/с.
Относительный
лопаточный КПД
0,85.
Внутренний
относительный КПД
0,80.
Теплоперепад на 2-ую ступень
кДж/кг.
Такая величина
теплоперепада может быть назначена для
всех остальных ступеней при равенстве
у них диаметров корневых сечений.
Рассчитываем число ступеней до отбора:
,
где
- теплоперепад, приходящийся на группу
ступеней: вторая – до промышленного
отбора (рис.3.),
- коэффициент
возврата теплоты
кДж/кг.
Теплоперепады по ступеням:
кДж/кг.
кДж/кг.
Уточняем окружную скорость на корневом диаметре
м/с.
Уточнение корневого диаметра последней ступени
м.
1.5 Расчет второй (первой нерегулируемой) ступени
Ступень проектируем
активной, принимая в корневом сечении
незначительную степень реактивности
(принимаем
)
для предотвращения больших осевых
усилий, действующих на ротор турбины.
В среднем (расчетном) сечении степень
реактивности определяется по формуле
.
Располагаемый теплоперепад, перерабатываемый в сопловой решетке
кДж/кг.
Располагаемый теплоперепад, перерабатываемый в рабочей решетке
кДж/кг.
Откладывая на
изоэнтропе, проходящей через точку А0
на h,s-диаграмме
теплоперепад
и
,
найдем изобары
0,876
МПа (давление за сопловой решеткой) и
0,869
МПа (давление за рабочей решеткой).
Предварительно
принимаем ширину сопловых лопаток
40
мм.
Предварительно
принимаем длину сопловых лопаток
14
мм.
Коэффициент
скорости сопловой решетки принимаем
по [3]:
0,954.
Потери в сопловой решетке
кДж/кг.
Удельный объем пара за сопловой решеткой определяется по h,s-диаграмме в точке А1, которую найдем на изобаре р1, если из точки A1t, характеризующей состояние пара за соплами при изоэнтропийном истечении, отложим вверх потерю в соплах Нс (рис. 4)
0,28487
м3/кг.
Энтальпия пара за
сопловой решеткой (точка А1)
3014,9
кДж/кг.
Действительная скорость выхода пара из сопловой решетки
м/с.
Принимаем степень
парциальности
.
Принимаем эффективный
угол выхода пара из сопловой решетки
.
Из уравнения сплошности для выходного сечения сопловой решетки находим длину сопловых лопаток
,
м.
Принимаем ширину
сопловых лопаток
мм.
Окружная скорость
м/с.
Элементы входного треугольника скоростей первой сопловой решетки:
м/с,
м/с,
м/с,
м/с,
°.
Длина рабочих
лопаток
м.
Принимаем ширину
рабочих лопаток
мм.
Коэффициент
скорости рабочей решетки определяем
по [3]
0,936.
Определяем теоретическую скорость на выходе из рабочей решетки
м/с.
Потери в рабочей решетке
кДж/кг.
Действительная скорость в выходном сечении рабочей решетки
м/с.
Откладывая в h,s-диаграмме от точки A2n вверх потею Нл, найдем на изобаре р2 точку A2, характеризующую состояние пара за рабочими лопатками. Находим удельный объем в этой точке
0,2873 м3/кг.
Энтальпия пара за
рабочей решеткой (точка А2)
3016,1
кДж/кг.
Элементы выходного треугольника скоростей первой рабочей решетки:
м/с,
м/с,
м/с,
67,767
м/с,
м/с.
Направление выхода потока пара из рабочей решетки в относительном движении
°.
Направление выхода потока пара из рабочей решетки в абсолютном движении
°.
Проверка сходимости энергетического баланса ступени
1. Приход энергии:
Располагаемый
теплоперепад
91
кДж/кг.
2. Расход энергии:
Полезная работа
кДж/кг.
Потеря в соплах
7,967
кДж/кг.
Потери в рабочих
лопатках
3,024
кДж/кг.
Выходная потеря
кДж/кг.
Итого: приход 91 кДж/кг,
расход 
= 90,999 кДж/кг.
Относительный КПД на лопатках
.
Потеря мощности на трение
кВт.
Потери на трение
кДж/кг.
Утечки пара через лабиринтовые уплотнения диафрагмы и через зазоры между концами лопаток и корпусом турбины определяем, задавшись некоторыми конструктивными размерами.
Диаметр уплотнения,
м,Зазор между гребнем уплотнения и валом,
м.Шаг уплотнения,
м,Число гребней уплотнения,
.
Утечка пара через уплотнения
кг/с.
Потеря энергии с утечкой
кДж/кг.
Внутренний относительный КПД ступени
.
Внутренний теплоперепад ступени
кДж/кг.