- •Оглавление
- •Введение
- •Обозначения и сокращения
- •Индексы к обозначениям величин
- •Сокращения
- •1. Выбор общего конструктивного оформления турбины
- •2.2. Выбор системы парораспределения турбины и типа регулирующей ступени
- •2. Выбор дополнительных расчетных параметров турбины
- •2.1. Определение расчетной мощности
- •Коэффициент режимности турбин
- •2.3. Определение предельной мощности турбины в однопоточном исполнении
- •3. Определение расхода пара на турбину
- •3.1. Составление расчетной схемы турбины
- •3.2. Построение приближенного процесса расширения пара в турбине в н-s диаграмме и определение располагаемого теплоперепада турбины
- •3.3. Определение расхода пара на турбину и по отсекам
- •4. Тепловой расчет регулирующей ступени
- •4.1. Тепловой расчет проточной части одновенечной регулирующей ступени
- •4.2. Тепловой расчет проточной части двухвенечной регулирующей ступени давления
- •4.3. Определение дополнительных тепловых потерь, внутреннего относительного кпд и внутренней мощности регулирующей ступени
- •5. Определение числа нерегулируемых ступеней и их теплоперепадов
- •5.1. Общие положения
- •5.2. Определение располагаемого теплоперепада на нерегулируемые ступени
- •5.3. Предварительный расчет первой нерегулируемой ступени
- •5.4. Предварительный расчет последней ступени давления
- •5.5. Определение числа нерегулируемых ступеней и их теплоперепадов
- •6. Расчет нерегулируемых ступеней давления
- •6.1. Исходные данные для расчета промежуточных ступеней
- •6.2. Особенности расчета промежуточных ступеней
- •7. Проектирование нерегулируемых ступеней с использованием пэвм
- •7.1. Подготовка исходных данных
- •7.2. Инструкция к расчету по программе
- •7.3. Анализ результатов расчета
- •8. Проверка расчета и показатели тепловой экономичности турбины
- •9. Расчет осевых усилий, действующих на ротор в пределах одной ступени
- •10. Механические расчеты элементов турбины
- •10.1. Механический расчет рабочей лопатки с постоянным по высоте профилем
- •10.2. Расчет диафрагмы на прогиб
- •10.3. Расчет ротора цилиндра (турбины) на критическое число оборотов
- •Список литературы Литература обязательная
- •Литература дополнительная
- •Учебно-методические пособия
- •Приложения Приложение I
- •Турбины тепловых и атомных электростанций Проект многоступенчатой паровой турбины
Учебно-методические пособия
Калугин Б. Ф. Сборник задач и расчетов на прочность деталей паровых турбин. Методические указания к выполнению курсового проекта. – Томск: Изд-во ТПУ, 1999. – 22 с.
Калугин Б. Ф., Беспалова С. У. Методические указания к изучению конструкций паровых турбин. – Томск: Изд-во ТПУ, 2000. – 8 с.
Беспалова С. У. Механический расчет деталей паровых турбин ТЭС и АЭС. Методические указания к курсовому проекту. – Томск: Изд-во ТПУ, 1996. – 28 с.
Беспалова С. У. Турбины ТЭС и АЭС. Сборник задач. – Томск: Изд-во ТПУ, 2000. – 15 с.
Беспалова С. У. Расчет ступеней давления на ЭВМ. Методические указания к курсовой работе. – Томск: Изд-во ТПУ, 2000. – 9 с.
Приложения Приложение I
Таблица I
Технические характеристики турбин
№ |
Тип турбины |
Номинальный расход пара на турбину |
Расход пара в регенеративные отборы |
Относительные внутренние КПД |
Электро-механический КПД |
||
КПД ЦВД |
КПД ЦСД |
КПД ЦНД |
|||||
G0, кг/с |
Gi, кг/с |
% |
% |
% |
% |
||
1 |
К-800-240-4 |
736,0 |
278,0 |
87,6 |
88,2 |
84,2 |
98,8 |
2 |
К-500-240-2 |
458,0 |
188,0 |
87,5 |
91,4 |
88,0 |
98,5 |
3 |
К-300-240-2 |
258,0 |
135,0 |
85,8 |
90,5 |
84,6 |
98,5 |
4 |
К-300-240-1 |
264,0 |
110,0 |
85,5 |
90,5 |
84,7 |
98,5 |
5 |
К-210-130-3 |
186,0 |
52,0 |
84,5 |
88,2 |
88,6 |
97,4 |
6 |
К-160-130 |
143,0 |
43,0 |
84,5 |
87,9 |
86,6 |
98,5 |
7 |
К-100-90-7 |
117,0 |
37,0 |
87,5 |
80,0 |
98,2 |
|
8 |
К-50-90 |
59,0 |
13,0 |
84,5 |
98,2 |
||
9 |
К-25-90 |
29,0 |
6,0 |
83,7 |
98,1 |
||
10 |
К-6-35 |
7,5 |
1,8 |
80,1 |
94,1 |
||
11 |
Т-250/300-240 |
272,0 |
112,0 |
85,2 |
90,1 |
82,4 |
96,6 |
12 |
Т-180/210-130 |
211,0 |
63,0 |
84,0 |
88,0 |
86,0 |
98,3 |
13 |
Т-100/120-130 |
135,0 |
40,0 |
83,0 |
89,0 |
85,5 |
98,3 |
14 |
Т-50/60-130 |
71,0 |
15,0 |
84,0 |
80,7 |
97,8 |
|
15 |
ПТ-135/165-130/15 |
211,0 |
49,2 |
84,7 |
80,8 |
98,5 |
|
16 |
ПТ-80/100-130/13 |
130,0 |
31,0 |
83,5 |
80,7 |
98,1 |
|
17 |
ПТ-60/75-130/13 |
107,0 |
24,4 |
82,8 |
83,5 |
98,1 |
|
18 |
ПТ-60/75-90/13 |
112,0 |
25,0 |
82,5 |
84,7 |
98,1 |
|
19 |
ПТ-50/60-130/7 |
83,0 |
15,0 |
83,5 |
82,5 |
98,1 |
|
20 |
Р-100-130/15 |
211,0 |
28,7 |
85,2 |
98,1 |
||
21 |
Р-50-130/13 |
133,0 |
15,0 |
84,8 |
98,0 |
||
22 |
Р-40-130/31 |
130,0 |
5,0 |
85,7 |
97,5 |
||
23 |
Р-25-90/31 |
100,0 |
6,0 |
83,5 |
96,6 |
||
24 |
Р-25-90/18 |
71,0 |
5,0 |
83,7 |
96,6 |
||
25 |
Р-12-35/5 |
31,1 |
– |
81,2 |
95,0 |
||
26 |
Р-6-35/5 |
16,3 |
– |
80,4 |
94,1 |
||
Таблица II
Геометрические характеристики профилей МЭИ
Обозначение профиля |
0 (1), град |
1 (2), град |
( |
( |
b1 (b2) мм |
уст (уст), град |
С-90-09А |
70–120 |
8–11 |
0,72–0,85 |
до 0,90 |
60,6 |
27–31 |
С-90-12А |
70–120 |
10–14 |
0,72–0,87 |
до 0,85 |
52,5 |
31–35 |
С-90-15А |
70–120 |
13–17 |
0,70–0,85 |
до 0,85 |
51,5 |
35–40 |
С-90-18А |
70–120 |
16–20 |
0,70–0,80 |
до 0,85 |
47,1 |
40–44 |
С-90-22А |
70–120 |
20–24 |
0,70–0,80 |
до 0,90 |
45,0 |
43–46 |
С-90-27А |
70–120 |
24–30 |
0,65–0,75 |
до 0,90 |
45,0 |
46–50 |
С-90-33А |
70–120 |
30–36 |
0,62–0,75 |
до 0,90 |
45,0 |
51–59 |
С-90-38А |
70–120 |
35–42 |
0,60–0,73 |
до 0,90 |
45,0 |
60–67 |
С-55-15А |
45–75 |
12–18 |
0,72–0,87 |
до 0,90 |
45,0 |
51–57 |
С-55-20А |
45–75 |
17–23 |
0,70–0,85 |
до 0,90 |
41,5 |
61–67 |
С-45-25А |
35–65 |
21–28 |
0,60–0,75 |
до 0,90 |
45,8 |
63–69 |
С-60-30А |
45–85 |
27–34 |
0,52–0,70 |
до 0,90 |
34,6 |
68–73 |
С-65-20А |
45–85 |
17–23 |
0,60–0,70 |
до 0,90 |
45,0 |
50–56 |
С-70-25А |
55–90 |
22–28 |
0,50–0,67 |
до 0,90 |
45,0 |
57–63 |
С-90-12Б |
70–120 |
10–14 |
0,72–0,87 |
0,85–1,15 |
56,6 |
31–35 |
С-90-15Б |
70–120 |
13–17 |
0,70–0,85 |
0,85–1,15 |
52,0 |
35–40 |
С-90-12Б |
70–120 |
10–14 |
0,58–0,68 |
1,4–1,8 |
40,9 |
39–43 |
P-23-14A |
20–30 |
12–16 |
0,60–0,75 |
до 0,95 |
25,9 |
75–80 |
P-26-17A |
23–35 |
15–19 |
0,60–0,70 |
до 0,95 |
25,7 |
75–80 |
P-30-21A |
25–40 |
19–24 |
0,58–0,68 |
до 0,90 |
25,6 |
77–81 |
P-35-25A |
30–50 |
22–28 |
0,55–0,65 |
до 0,85 |
25,4 |
78–82 |
P-23-14A |
44–60 |
25–32 |
0,45–0,58 |
до 0,85 |
25,6 |
75–80 |
P-23-14A |
47–65 |
30–36 |
0,43–0,55 |
до 0,85 |
25,6 |
76–80 |
P-23-14A |
55–75 |
35–42 |
0,41–0,51 |
до 0,85 |
26,1 |
75–80 |
P-27-17Б |
23–45 |
15–19 |
0,57–0,65 |
0,8–0,15 |
25,4 |
76–81 |
P-30-21Б |
23–40 |
19–24 |
0,55–0,65 |
0,85–1,10 |
20,1 |
77–81 |
P-35-25Б |
30–50 |
22–28 |
0,55–0,65 |
0,85–1,10 |
25,2 |
77–81 |
P-21-18Р |
19–24 |
16–20 |
0,60–0,70 |
1,3–1,6 |
20,0 |
86–89 |
Таблица III Сводная таблица расчета одновенечной регулирующей ступени |
|||||
№ |
Наименование величины |
Размерность |
Обозначение |
Решетки |
|
сопловая |
рабочая |
||||
1 |
Расход пара на РС |
кг/с |
Go |
|
|
2 |
Средний диаметр РС |
м |
dPC |
|
|
3 |
Окружная скорость на сред. диаметре |
м/с |
u |
|
|
4 |
Параметры пара перед РС: давление |
МПа |
P0 |
|
|
5 |
температура |
оС |
t0 |
|
|
6 |
энтальпия |
кДж/кг |
h0 |
|
|
7 |
Относительная окружная скорость |
– |
xpc |
|
|
8 |
Располагаемый теплоперепад ступени |
кДж/кг |
|
|
|
9 |
Степень реакции ступени |
|
|
|
|
10 |
Располагаемый теплоперепад решетки |
кДж/кг |
H0C, H0Р |
|
|
11 |
Скорость входа пара в решетку |
м/с |
c0, 1 |
|
|
12 |
Теоретич. скорость выхода из решетки |
м/с |
c1t,2t |
|
|
13 |
Давление пара за решеткой |
МПа |
P1, P2 |
|
|
14 |
Удельный объем пара за решеткой |
м3/кг |
1t, 2t |
|
|
15 |
Число Маха на выходе из решетки |
– |
M1, M2 |
|
|
16 |
Коэффициент расхода решеки |
– |
|
|
|
17 |
Выходная площадь решетки |
м2 |
F1, F2 |
|
|
18 |
Эффективный угол выхода из решетки |
град |
1, 2 |
|
|
19 |
Угол отклонения потока в косом срезе |
град |
|
|
|
20 |
Тип решетки |
– |
– |
|
|
21 |
Оптимальная степень парциальности |
– |
e |
|
|
22 |
Выходная высота лопаток |
м |
l1, l2 |
|
|
23 |
Хорда профиля лопаток |
м |
в1, в2 |
|
|
24 |
Относительный шаг решетки |
|
|
|
|
25 |
Число лопаток |
штук |
z |
|
|
26 |
Скоростной коэффициент решетки |
|
, |
|
|
27 |
Действительная скорость выхода пара |
м/с |
с1, 2 |
|
|
28 |
Потеря энергии в решетке |
кДж/кг |
ΔHC, ΔHР |
|
|
39 |
Потеря с выходной скоростью |
кДж/кг |
ΔHвс |
|
|
30 |
Относительный КПД на лопатках |
|
ол |
|
|
31 |
Относительная потеря на трение |
– |
ξт |
|
|
32 |
Относительная потеря от парциальности |
– |
ξп |
|
|
33 |
Относительный внутренний КПД РС |
|
pcoi |
|
|
34 |
Использованный теплоперепад РС |
кДж/кг |
|
|
|
35 |
Энтальпия пара на выходе из ступени |
кДж/кг |
|
|
|
36 |
Внутренняя мощность РС |
кВт |
Npci |
|
|
Таблица IV
Cводная таблица теплового расчета двухвенечной ступени давления
№ |
Наименование величины |
Размерность |
Обозначение |
Решетки |
|||
СР |
1РР |
НР |
2РР |
||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
1 |
Расход пара |
кг/с |
G |
|
|
|
|
2 |
Средний диаметр |
м |
dPC |
|
|
|
|
3 |
Окружная скорость |
м/с |
u |
|
|
|
|
4 |
Начальное давление |
МПа |
P0 |
|
|
|
|
5 |
Начальная температура |
оС |
t0 |
|
|
|
|
6 |
Начальная энтальпия |
кДж/кг |
h0 |
|
|
|
|
7 |
Относительная окружная скорость |
– |
xpca |
|
|
|
|
8 |
Располагаемый теплоперепад ступени |
кДж/кг |
Нpc0 |
|
|
|
|
9 |
Степень реакции |
|
|
|
|
|
|
10 |
Располагаемый теплоперепад решетки |
кДж/кг |
H0C, H01 H0H, H02 |
|
|
|
|
11 |
Скорость входа в решетку |
м/с |
c0, 1 c2, 1 |
|
|
|
|
12 |
Теоретическая скорость выхода из решетки |
м/с |
c1t, 2t c1t, 2t |
|
|
|
|
13 |
Давление пара за решеткой |
МПа |
P1, P1 P1, P2 |
|
|
|
|
14 |
Удельный объем пара за решеткой (теор.) |
м3/кг |
v1t, v2t v1t, v2t |
|
|
|
|
15 |
Число Маха на выходе из решетки. |
|
M1, M2 M1, M2 |
|
|
|
|
16 |
Коэффициент расхода |
|
|
|
|
|
|
17 |
Выходная площадь решетки |
м2 |
F1, F2 F1, F2 |
|
|
|
|
18 |
Эффективный угол выхода |
град |
1, 2 1, 2 |
|
|
|
|
19 |
Угол выхода |
град |
0, 1 2, 2 |
|
|
|
|
20 |
Угол отклонения потока в косом срезе |
град |
|
|
|
|
|
21 |
Тип решетки |
– |
– |
|
|
|
|
22 |
Оптимальная степень парциальности |
– |
e |
|
|
|
|
Окончание табл. IV
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
23 |
Выходная высота лопаток |
м |
l1, l2 lн, l2 |
|
|
|
|
24 |
Входная высота лопаток |
м |
l1, l2 lн, l2 |
|
|
|
|
25 |
Хорда профиля |
м |
в1, в2 вн, в2 |
|
|
|
|
26 |
Относительный шаг |
|
|
|
|
|
|
27 |
Число лопаток |
штук |
z |
|
|
|
|
28 |
Скоростной коэффициент решетки |
|
, 1 н, 2 |
|
|
|
|
29 |
Действительная скорость выхода |
м/с |
с1, 2 с1, 2 |
|
|
|
|
30 |
Потеря энергии в решетке |
кДж/кг |
ΔHC, ΔH1 ΔHH, ΔH2 |
|
|
|
|
31 |
Потеря с выходной скоростью |
кДж/кг |
ΔHвс |
|
|
|
|
32 |
Относительный кпд на лопатках (средний) |
|
ол |
|
|
|
|
33 |
Относительная потеря на трение |
– |
ξт |
|
|
|
|
34 |
Доля окружности лопаток, занятая кожухом |
|
eк |
|
|
|
|
35 |
Число сопловых сегментов (число пар концов дуг подвода пара) |
шт. |
i |
|
|
|
|
36 |
Относительная потеря от парциальности |
– |
ξп |
|
|
|
|
37 |
Относительный внутренний КПД |
|
pcoi |
|
|
|
|
38 |
Использованный теплоперепад |
кДж/кг |
|
|
|
|
|
39 |
Энтальпия пара на выходе из ступени |
кДж/кг |
|
|
|
|
|
40 |
Внутренняя мощность ступени |
кВт |
Npci |
|
|
|
|
Таблица V
Cводная таблица теплового расчета промежуточных ступеней давления
№ |
Рассчитываемая величина |
Размерность |
Обознач. |
1-я |
2-я |
Z-я |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
1 |
Расход пара на ступень |
кг/с |
G |
|
|
|
2 |
Параметры пара перед ступенью: давление |
МПа |
Poi |
|
|
|
температура |
оС |
toi |
|
|
|
|
энтальпия |
кДж/кг |
hoi |
|
|
|
|
3 |
Кинетическая энергия на входе в ступень |
кДж/кг |
ho |
|
|
|
4 |
Располагаемый теплоперепад ступени |
кДж/кг |
Но |
|
|
|
5 |
Располагаемая энергия ступени |
кДж/кг |
Eо |
|
|
|
6 |
Средний диаметр ступени |
м |
d |
|
|
|
7 |
Окружная скорость диска |
м/с |
u |
|
|
|
8 |
Адиабатическая скорость |
м/с |
Сф |
|
|
|
9 |
Степень реактивности: средняя |
– |
i |
|
|
|
|
корневая |
кi |
|
|
|
|
10 |
Располагаемый теплоперепад СР |
кДж/кг |
Hос |
|
|
|
11 |
Располагаемый теплоперепад РР |
кДж/кг |
Hор |
|
|
|
12 |
Теоретич. скорость на выходе из СР |
м/с |
c1t |
|
|
|
13 |
Теоретическая относительная скорость пара на выходе из РР |
м/с |
w2t |
|
|
|
14 |
Параметры пара за СР: давление |
МПа |
P1i |
|
|
|
|
теоретический удельный объём |
кДж/кг |
1t |
|
|
|
15 |
Параметры пара за РР: давление |
МПа |
P2i |
|
|
|
|
теоретический удельный объём |
кДж/кг |
2t |
|
|
|
16 |
Число Маха на выходе из СР -«- из РР |
– |
М1 М2 |
|
|
|
17 |
Коэффициенты расхода СР -«- РР |
– |
1 2 |
|
|
|
18 |
Выходная площадь: СР РР |
м2 |
F1 F2 |
|
|
|
19 |
Выходной угол решетки: СР |
град |
1 |
|
|
|
РР |
2 |
|
|
|
||
20 |
Степень парциальности ступени |
– |
еi |
|
|
|
21
|
Выходная высота решетки: СР РР |
м |
l1 l2 |
|
|
|
22 |
Перекрыша ступени: у корня |
10-3м |
к |
|
|
|
у вершины |
п |
|
|
|
||
23 |
Хорда профиля решетки: СР РР |
м |
в1 в2 |
|
|
|
Окончание табл. V
1 |
2 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
24 |
Относительная высот: СР РР |
– |
|
|
|
|
25 |
Отношение диаметра к высоте рабочей решетки |
– |
i |
|
|
|
26 |
Скоростной коэффициент: СР РР |
– |
|
|
|
|
27 |
Действительная скорость выхода пара из решетки: СР |
м/с |
c1 |
|
|
|
РР |
w2 |
|
|
|
||
28 |
Относительная скорость входа пара в рабочую решетку |
м/с |
w1 |
|
|
|
29 |
Абсолютная скорость выхода пара из рабочей решетки |
м/с |
c2 |
|
|
|
30 |
Входной угол РР |
град |
1 |
|
|
|
31 |
Угол направления абсолютной скорости выхода пара из РР |
град |
2 |
|
|
|
32 |
Тип решетки на среднем диаметре: СР РР |
– |
|
|
|
|
33 |
Относительный шаг решетки: СР РР |
|
|
|
|
|
34 |
Потеря энергии в решетке: СР РР |
кДж/кг |
ΔHc ΔHp |
|
|
|
35 |
Потеря с выходной скоростью |
кДж/кг |
ΔHвс |
|
|
|
36 |
Располагаемая энергия ступени |
кДж/кг |
Еoi |
|
|
|
37 |
Относительный кпд на лопатках: через потери |
– |
ол |
|
|
|
из треугольников скоростей |
ол |
|
|
|
||
средний |
ол |
|
|
|
||
38 |
Эквивалентная площадь для подсчета потери от утечки |
м2 |
Fэк |
|
|
|
39 |
Относительная потеря от утечки через диафрагменное уплотнение |
– |
у |
|
|
|
40 |
Относительная потеря от трения |
кДж/кг |
т |
|
|
|
41 |
Относительная потеря от парциальности |
кДж/кг |
пар |
|
|
|
42 |
Относительная потеря от влажности |
кДж/кг |
вл |
|
|
|
43 |
Относительный внутренний кпд |
град |
oi |
|
|
|
44 |
Использованный теплоперепад |
кДж/кг |
Hi |
|
|
|
45 |
Внутренняя мощность |
кВт |
Ni |
|
|
|
46 |
Число лопаток в решетке: СР РР |
шт |
z1 z2 |
|
|
|
47 |
Энтальпия пара на выходе из ступени |
кДж/кг |
hzi |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 1. Характеристики соплового профиля С-90-12А
|
|
|
|
Рис. 2. Характеристики профиля для рабочих лопаток Р-30-21А |
|
87
Р
ис.
П.1. Паровая турбина К-300-23,5 (продольный
разрез ЧВД, ЧСД)
Рис. П.2. Двухкорпусный ЦВД паровой турбины К-300-23,5
Рис. П.3. Паровая турбина К-50-8,8 1500 об/мин (продольный разрез)
Рис. П.4. Паровая турбина высоких параметров (поперечный разрезоднокорпусного цилиндра по паровпуску)
Рис. П.5. Паровые турбины малой мощности (поперечный разрез)
91
Р
ис.
П.6. Паровая турбина ПТ-25-8,8/0,98 (продольный
разрез)
92
Р
ис.
П.7. Паровая турбина Р-100-112,8/1,45 (продольный
разрез)
93
Р ис. П.8. Паровая турбина К-6-3,4 (продольный разрез)
94
Рис. П.9. Паровая турбина Р-50-12,8/1,3 (продольный разрез)
95
Р
ис.
П.10. Паровая турбина Р-40-12,8/3 (продольный
разрез)
96
Рис. П.11. Паровая турбина Р-25-8,8/1,8 (продольный разрез)
97
Р
ис.
П.12. Паровая турбина Р-12-3,4/0,7 (продольный
разрез)
98
Р ис. П.13. Паровая турбина Р-4-3,4/0,3 (продольный разрез)
Рис. П.14. Проточная часть ЦВД турбины К-200-12,8
99
Владимир Ильич Беспалов
Светлана Устиновна Беспалова

)
)