1 Методика расчета сопл турбинной ступени (регулирующей)

Давление пара перед соплами регулирующей ступени с учётом потерь в стопорном, регулирующих клапанах

Р'₀ = Р₀ · (0,95 ÷0,96).

1.1 Определение среднего диаметра ступени

Диаметр регулирующей ступени определяется величиной теплового перепада и отношением U/C_ф.

U/C_ф - отношение окружной скорости к условной (фиктивной) изоэнтропийной скорости.

U/C_ф можно определить по графикам [1, рис.5а].

ρ — степень реакции ступени (задано)

α_1э — эффективный угол выхода потока из сопловой решетки;

для одновенечной ступени α_1э = 11° ÷ 14°

Ф иктивная изоэнтропийная скорость пара, подсчитанная по располагаемому теплоперепада ступени.

Окружная скорость вращения диска по среднему диаметру ступени

Средний диаметр ступени

где n = 3000 об/мин;

1.2 Расчет сопловой решетки

1.2.1 Определение типа сопловой решетки

Располагаемый тепловой перепад сопловой решетки

Теоретическая скорость пара на выходе из сопловой решетки при изоэнтропийном расширении

Число Маха для теоретического процесса в соплах

где a_1t — скорость звука на выходе из сопловой решетки при изоэнтропийном истечении:

м/с

где P₁^рс — давление за соплами, Па;

V_1t — теоретический удельный объем пара за соплами,

K — показатель изоэнтропы;

К =1,3 для перегретого пара; К =1,15 для насыщенного пара.

По величине М_1t выбирается тип решетки. При М_1t≤1.4 применяются профили решеток с суживающимися каналами. При М_1t≥1.4 применяются профили, образующие расширяющиеся каналы.

1.2.2 Расчет суживающихся сопл

Следует различать расчет сопл при докритическом и сверхкритическом источениях.

1.2.3 Расчет суживающихся сопл при докритическом истечении

При докритическом истечении М_1t≤1 (ε₁≥ε_*) выходное сечение суживающихся сопл определяют по уравнению

где μ₁ — коэффициент расхода сопловой решетки, принимается по графику [1, рис.8] в зависимости от степени реакции;

G_ут — количество пара, утекающее через переднее концевое уплот­нение турбины, G_ут ≈ (0,008÷0,015)∙G кг/с

Произведение степени парциальности ступени на высоту сопловой решетки определяется по формуле

где d^рс - в мм, F₁ - в мм².

Оптимальная степень парциальности для одновенечной ступени

значение el₁ должно подставляться в сантиметрах.

e_опт должно находится в пределах 0,2 ÷ 0,8

Высота сопловой решетки , мм el – в мм

Потеря энергии в соплах h₁^рс = (1-φ²)·h₀₁^рс кДж/кг

где φ — коэффициент скорости сопловой решетки, принимается в зависимости от l₁ [1, рис.9].

Тип профиля сопловой решетки выбирается по M_1t и α_1э (α₁ = α_1э) [1,таб.10]

По характеристике выбранной решетки принимается относительный шаг t_опт

Шаг решетки t = b∙t_опт, мм

Выходная ширина канала сопловой решетки a₁ = t ∙ sinα_1э, мм

Число каналов z₁ = π ∙ d^рс ∙ e_опт /t

1.2.4 Расчет суживающихся сопл при сверхкритическом истечении.

Выходное сечение сопл при M_1t>1(ε₁<ε_*)

где P₀ - в Па; υ₀ -м³/кг; G_yт = (0,008÷0,015)·G, кг/с

При сверхзвуковом обтекании суживающейся решетки α₁≠α_1э

α₁ — угол выхода потока из сопловой решетки;

α_1э— эффективный угол выхода потока из сопловой решетки, его нужно подсчитать: sinα₁= sin α_1э ∙ , где С_* — критическая скорость,

для перегретого пара С_* = 1.064 м/с

Дальнейший расчет производится аналогично расчету сужающихся сопл при докритическом истечении.