5.5. Определение числа нерегулируемых ступеней и их теплоперепадов

Количество нерегулируемых ступеней давления определяется построением диаграммы изменения определяющих проточную часть величин (см. рис. 5.3). Для построения этой диаграммы произвольно выбирается на оси абсцисс базовый отрезок а.

5.5.1. В начале отрезка в масштабе откладывают диаметр первой нерегулируемой ступени, а в конце отрезка – диаметр последней ступени турбины (цилиндра). Затем в соответствии с указанными ординатами проводят кривую изменения диаметров промежуточных ступеней (d).

Для конденсационных одноцилиндровых турбин в части высокого давления диаметры нарастают медленно, а в части низкого давления кривая диаметров имеет крутой подъем, обусловленный интенсивным нарастанием удельного объема пара. Для турбин (цилиндров) с противодавлением линия изменения средних диаметров почти прямая.

На рис.5.3 диаграмму можно разделить на две части: левая – от давления до Р 0,1–0,3 МПа, которая соответствует характеру изменения средних диаметров в ЧВД и ЧСД, и правая – от давления Р 0,1–0,3 до = 0,003 МПа для ЧНД.

Рис. 5.3. Диаграмма определения среднего теплоперепада

5.5.2. На этой же диаграмме строят кривую изменения относительной скорости (Х_ф). Для ЧВД в связи с незначительным ростом высот лопаток Х_ф принимают постоянным вдоль проточной части, а для ЧСД и ЧНД – возрастающим от ступени к ступени. Это связано с изменением реактивности ступеней.

5.5.3. Далее отрезок а делят на m (5–7) одинаковых участков и из точек раздела проводят вертикальные линии, пересекающие построенные кривые, и определяют значения средних диаметров d и Х_ф для соответствующих точек.

5.5.4. Располагаемый теплоперепад с учетом параметров торможения для соответствующих точек подсчитывают по d и Х_ф из выражения

кДж/кг,

(5.7)

При 50 с^-1 12,3; при 25 с^-1 3,075

5.5.5. Энергия выходной скорости предыдущей ступени составляет обычно 4–6 % от теплоперепада, поэтому располагаемый теплоперепад на ступень составляет

, кДж/кг.

(5.8)

Меньшее значение соответствует углу выхода сопловой решетки α₁ = 12, большее для α₁ = (16–17). Так как в первой ступени отсека энергия входной скорости предыдущей ступени не используется, то . Для остальных точек раздела на диаграмме откладывают соответствующие теплоперепады и строят кривую изменения теплоперепадов по ступеням Н₀.

5.5.6. Далее рассчитывается средний теплоперепад для проточной части

.

(5.9)

5.5.7. Число ступеней давления

,

(5.10)

где Н_о^нс – располагаемый теплоперепад нерегулируемых ступеней давления (см. рис. 5.2);

q – коэффициент возврата тепла принимается для практических расчетов по формуле

,

(5.11)

где k_t =4,8·10^-4 для ступеней, работающих в области перегретого пара; k_t =2,8·10^-4 для группы ступеней, работающих в области влажного пара; k_t =(3,2 – 4,2)10^-4 для ступеней, часть которых работает в области перегретого пара, а часть в области влажного;

Z – число ступеней, принимается ориентировочно.

После расчета формулы (5.11) число ступеней Z округляется до целого. Далее уточняется коэффициент q и число ступеней.

5.5.8. Располагаемые теплоперепады на каждую ступень давления определяются методом построения на той же диаграмме. После уточнения числа ступеней базовый отрезок а делится на Z – 1 (на рис. 5.4 приведен пример при Z = 20) и в точках деления на кривой Н₀ находятся предварительные значения Н_0i′ для каждой ступени.

5.5.9. Для уточнения значений теплоперепадов ступеней сравнивается с произведением . Разность

(5.12)

делится на число ступеней и отношение добавляется с соответствующим знаком к Н_0i каждой ступени.

Рис. 5.4. Диаграмма разбивки теплоперепада по ступеням давления

Корректировку распределения теплоперепадов удобнее представлять в виде табл. 5.1. В последней строке приводятся значения окончательных теплоперепадов, используемых при детальном расчете ступеней давления.

5.5.10. Далее на тепловом процессе турбины (цилиндра) от точки А (см. рис. 5.2) последовательно откладываются располагаемые теплоперепады нерегулируемых ступеней давления. Уточняется расположение отборов пара и давления в отборах. Если теплоперепад последней ступени не уместился на приближенном процессе или конечная точка последней ступени оказалась выше конечной точки турбины, следует сделать корректировку в п. 5.5.8.

Количество ступеней между отборами, а также последним отбором и выхлопным патрубком, по конструктивным соображениям должно быть не менее двух.

Таблица 5.1

Сводная таблица разбивки теплоперепадов

Показатель	Условные обозначения						Сумма
Номер ступени	1	2	…	Z – 1	Z	–
Диаметр ступени	d1	d2		dZ-1	dZ	–
Предварительный теплоперепад			…
Окончательный теплоперепад			…

Рекомендуемая литература: 1, 2, 3, 28, 29.