Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Ипатов Е.А. Теория и тепловые расчеты корабельных паровых и газовых турбин учебник

.pdf
Скачиваний:
33
Добавлен:
30.10.2023
Размер:
11.82 Mб
Скачать

теризующих работу турбинной ступени, которые легко определяют-

и11

ся при известных значениях пл, — и р.

со

Таким образом, может быть предложен следующий порядок расчета корабельных турбин byi переменных режимах. В паровых ТЗА прежде всего определяется мощность агрегата на данном ре­ жиме

N c = N eр

и величина изоэнтропийного перепада тепла в турбине

Рис. V-4. К определению приближенной линии про­ цесса расширения пара в Т5грбине

Для определения теплоперепада находится начальная точка процесса расширения пара в турбине и конечная изобара рг. Что­ бы найти начальную точку процесса расширения, необходимо оп­ ределить значение потери АН в трубопроводах и клапанах на пути от котла *) к турбине (см. рис. V-4). Если на расчетном режиме эта потеря была равна АНр, то на данном режиме, если иметь в виду, что скорости пара в трубопроводе будут изменяться пропор-

*) На данном режиме параметры пара при выходе из котла (парогенера­ тора) рк и Ткдолжны быть взяты в соответствии с программой регулирования его.

322

ИйональнО расходу, величина потери определится из следующего равенства:

 

д я = д н р ( °

)

 

 

Для

определения конечной изобары рг необходимо знать на

данном

режиме давление в главном конденсаторе р х которое мо­

жет быть определено либо по характеристике главного конденса­ тора, либо по обобщенным данным, представленным на рис. V-5. Чтобы перейти от изобары />х к изобаре р г, следует на изоэнтропе, проходящей через начальную точку процесса, отложить по­ терю в выпускном патрубке (см. рис. V-4), величина которой на переменных режимах

0_

Ор

Рис1. V-5. Измененне]Гдавлення в главном конденсаторе в зависимости от мощности ТЗЛ

Найдя изоэнтропийный перепад тепла в турбине и задавшись по кривым на рис. V-3 внутренним к. п.д. агрегата т)^, можно по­

строить приближенную линию процесса расширения пара в турби­ не (линНя АС на рис. V-4a). Для определения .расхода пара на данном режиме вычисляется внутренняя мощность ТЗА

Так как расход G еще не известен, в первом приближении можно считать

323

Механический к. п.д. ТЗА па данном режиме может быть опре­ делен с помощью графика (рис. V-6). Секундный расход пара

О = 5,69#ат]|( (*)■

В турбозубчатых агрегатах с дроссельным регулированием мощности задача определения теплоперепада Нанесколько ослож­ няется, так как между G и Я а в этом случае существует прямая зависимость. Поэтому при расчете агрегата с дроссельным регули­

рованием

после определения (Vit и выбора величины

вычис­

ляется величина секундного расхода из выражения (*),

в котором

величина

Я а заменяется величиной Я / Я а1 -|- Я кл,

где Я кл—

теплоперепад, соответствующий потере на дросселирование в ма­

невровом клапане (см. рис. V-46).

 

 

Величина Я / определяется

так же,

как Я а при

сопловом

регулировании. По найден­

ной величине расхода опре­

деляется

изобара

р 0 —

G

/ у

 

 

 

 

= P o p GP V

 

которая

в

 

 

 

месте

пересечения

с

линией

 

 

 

постоянной

энтальпии

i0 —

 

 

 

= t0 = const определит поло­

 

 

 

жение начальной точки про­

 

 

 

цесса расширения пара в тур­

 

 

 

бине. Сняв затем с диаграммы

 

 

 

i-s

величину теплоперепэдов

Рис. V-6. Изменяемость механи­

Я а, Я а„

Я кл, можно

построить

ческого к.п.д. ТЗА

при .измене­

приближенную линию

(линия

нии режима его работы

АС

на

рис. V-46)

процесса

расширения пара

в турбине, имея

в виду, что этот процесс

бу-

дет происходить с

к. п.д.,

равным

,

=

Я а|

+ Нкл

где

т]н —

rj,

----- jj—— ,

к п.д., снятый с графика

(V-3).

t

 

 

/7а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

После определения расхода пара и построения приближенной линии процесса расширения его в турбине производится поступен-

чатый расчет турбины, последовательность

которого

ясна из

табл. 11.

Порядок этого расчета применим как к паровой,

так и к

газовой турбине, исходные данные для расчета которой

(G, Я а,

''litЯц)

определяются в процессе расчета на

переменных режи­

мах всей газотурбинной установки.

 

 

324

М

п/п

1

2

•3

Со to

Сг<

 

 

 

 

Т а б л и ц а

11

 

 

 

 

 

Поступенчатый расчет турбины на переменных режимах

Наименования и обозначения

 

Способ определения

или

 

расчетных величин

 

 

расчетная

формула

 

Давление перед

ступенью на расчетном

По данным расчетного

режима

 

режиме р0р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Давление за

ступенью

на

расчетном

По данным расчетного режима

 

режиме р2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Давление перед ступенью на данном

, ? о

/ ; -'р

(р0

р п

\

(7 2 * )

Ро =

Р 2-г-у7—■

 

режиме /?0

 

 

 

 

Ч

P i

U 0P

Ч

)

Gn2

 

 

 

 

(определяется, начиная с последней

 

 

 

 

 

 

ступени)

 

 

Давление за ступенью на

данном режи­

 

 

Ч = Ч < + 1

 

 

ме р2

 

 

 

 

(ft — номер ступени)

 

 

 

 

 

 

 

Изоэнтропийпый . теплоперепад в сту­

С диаграммы i s

или

по формуле

пени йа

 

 

 

 

 

ft

 

 

,

к-1

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

ha = А

 

М ТГ

Располагаемый

теплоперепад

в ступени

 

 

 

 

 

.л>Г

 

Ч

= Л»к +

“к—1

 

 

 

 

 

 

 

№ ступени

4

Т

2

Располагаемый теплоиерепад в ступени на расчетном режиме Ла

Отношение скоростей на расчетном ре­

жиме — / — )

Ы Р

на данном режиме — —

Со

Окружная скорость лопаток и и теоре­ тическая скорость с0

Отношения скоростей щ/2( и с0р на рас-

, (Щц \2

четном режиме А1= \ — 5-

\ с0 /р

Угол выхода из направляющего аппара­ та OCj

Коэффициент а Коэффициент b

3

По данным расчетного режима

Г1о данным расчетного режима

JL= (£ .)

п 1f

hap

с0 \с„ / р пр У

Ла'

 

п

 

и — Up ---

 

 

«р

 

С0=

— =

91.5 У Ля

 

и

'

Со По данным расчетного режима

а,1 = а.

Сграфика (рис. 111-2)

Сграфика (рис. III-3)

Продолжение табл. 11

4 ,| 5

6

-t*

СО

9

2

Степень реактивности в ступени р

Коэффициент, учитывающий неполное использование выходной энергии пре­ дыдущей ступени (х

Относительная величина входной энер­ гии qBK

Относительное изменение коэффициента скорости tp

Коэффициент скорости <р

Потеря энергии в направляющем аппа­ рате qa

Отношение скоростей —

 

 

 

 

 

Продолжение

табл.

11

 

 

 

3

 

4 5 6

7 | 8

9

 

 

 

 

ь

**)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

Ь

— A l / и \2

 

 

р _ , -

Ч

*

H J

 

 

ftp— с графика (рис. III-4)

 

 

(л =

(0,9

0,95) cos г

 

 

 

/ и ■«ССоу

 

In

 

 

 

к

 

ВЛконстр

JK—1

 

 

 

 

 

ak

 

 

 

 

Г _

I

Г

(! — Р) -

?■*

 

 

¥

V

о - р )

 

 

или по графику (рис. 11-32)

 

 

v = vp .-!• =

<? <ро

 

 

 

 

 

 

•Рр

 

 

 

 

 

(см. п. 27 табл.6)

 

 

<7н =

0 — <Р2)(1 — р)Ла'

 

 

 

и

_ и

 

1

 

 

 

С1

 

с0

<ру1 _ р

 

 

328

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Продолжение табл.

11

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

3

 

 

4

Сл1

6 7

9

21

Скорость

выхода из направляющего ап­

 

 

 

с1=

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

парата

С[

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22

Относительная скорость входа на рабо-

По

треугольникам-

скоростей

или

но

 

 

 

 

. чне лопатки wt

 

 

 

 

формуле

 

 

 

 

 

 

23

Угол входа потока на рабочие лопатки р.

 

да, = Y

сг +

и'~2ыС( cos а,

 

 

 

 

 

По

треугольникам

скоростей

или

по

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

формуле

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos а, —

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

с I

 

 

 

 

 

 

24

Разность

углов

Др!

 

 

 

 

A ? i

= P ip — Pi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( P i p

=

151 о п т )

 

 

 

 

 

 

25

Угол выхода потока с рабочих лопаток р.

 

 

 

Р2 = р2р

Pa\2

 

 

 

 

26

Коэффициент

скорости на

рабочих ло­

Л__, г

ч Л

_

С

/ sin Api-sin

 

 

 

 

 

патках 6

 

 

I'

фр2

(sin pj-sin Э,р )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С-с графика (рис. 1-28)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(или по гидродинамической характери­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

стике решетки)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1 — Р)

 

 

 

 

 

 

 

 

27

Коэффициент 0

в формуле

для р и. 14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(проверка)

 

 

 

(1— Рр)

 

 

-)]

ф2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Продолжение табл. 11

1

2

28Относительная скорость выхода с рабо­ чих лопаток w2

29Потеря энергии на рабочих лопатках qp

30

Угол выхода потока с рабочих лопаток

 

в абсолютном движении а..

31

Абсолютная скорость выхода потока с

 

рабочих лопаток с2

3

4

5

6

7

8

9

ф-9 1 .5 |/

p v + (9I;5 )

 

 

 

 

 

4 v = ( ¥ ~ l ) [ n i )

По треугольникам скоростей или по формуле

а2 = arctg

sin^

U

 

D

 

C O S Ро

------

 

 

Wo

По треугольникам скоростей или по формуле

с2 = V wii + и22uw2c o s р 2

32

Потеря с выходной скоростью qa

 

 

( » i i

)

 

 

 

 

 

 

33

Окружные составляющие скоростей

Из треугольников скоростей

или по

 

<чц и с2ц

 

 

формулам:

 

 

С] =

Ci cos at;

с2ц = с2cos a2

 

 

34

Сумма потерь на окружности

=

Чн + Чр +

Ч&

 

35

К.п.д. на окружности без учета потерь

1,1,0

ha’ — ^qlt_ u ( c iu ± c2J

 

в зазорах и потери на связующую

V

4190 Ла'

 

проволоку Т|и

 

 

 

 

 

36

Степень реактивности у корня лопаток

По одной

из формул (11—74)— (И-76)

 

рк и на периферии лопаток р„

в зависимости

от принятой

закономер-

 

|

ности

закрутки лопаток

1

2

37 Открытый осевой зазор у корня лопа­ ток В0к

38Площадь открытого осевого зазора у корня лопаток / 0 , м-

39Скорость в открытом осевом зазоре у корня лопаток да0к . Щсас

40Количество рабочего тела, подсасывае­ мого в открытый осевой зазор у кор­

ня лопаток ДОподс, Kzjcetc

41 Коэффициент потери из-за подсоса СПОдс

42 К.п.д. на окружности с учетом потерь в зазорах и на связующую проволоку

тш ***)

43Сумма внутренних потерь

44Работа на окружности в ступени ALU

45Внутренняя работа в ступени АЦ

46Внутренний к.п.д. ступени тц

Продолжение табл. 11

3

4

5

6

7

8

9

Сэскиза проточной части

/о к = tzDko0k

=(0,3 -г- 0,4) Со

 

Л п

__ W°K

 

 

 

а и подс-----------

 

 

 

 

%

 

 

 

С подс- 1 ,2 - 3,25 РкДС^адс

flu =

lup (1

?0ц ) (1

^ПОДс)

Ат]пр

или

 

 

 

 

flu=

f)u0 (1

£r) (1

£подс)

^f)np

или

 

 

 

 

flu =

f)u0 (1

Cr) ~ ^fjnp

 

в зависимости от конструкции ступени

(определение £0п. Сг и Дт)пр см. табл. 6) I<7l = qrр -f qx + qya

(определение <7тр, <7Х, ?уд см. табл. 6)

ALa= Ла -т]и АЦ ■ALU

АЦ

fil = - r - r “a

 

 

 

 

 

Продолжение табл.

11

1

2

 

 

3

4

5

6

7

8

9

47

Внутренняя работа в турбине AL\t

== AL\^ -f- AL\2-\- --\-ALiz

 

 

 

 

 

48

Внутренний к.п.д. турбины без учета

 

'

А Ц

 

 

 

 

 

 

 

утечек через наружное уплотнение т\

\

=

~ T

T

 

 

 

 

 

 

' ‘о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

49

Коэффициент потери через наружное

?H.y =

t H.yp

 

 

 

 

 

 

уплотнение £ll v

 

 

 

 

 

50

Внутренний к.п.д. турбины т;'

Ч

=

\

( 1 - Ч )

 

 

 

 

 

 

't

 

 

 

 

 

51

Внутренняя мощность турбины Nj(

Nit — 5,6 GHgyi^

 

 

 

 

 

Т

*) Часто отношение t-2- и1. Однако в ряде случаев оно может и отличаться от единицы. Поэтому при вычисле-

ч

Т

нии давления ри принимается, что -J2_= 1. Затем, после определения р0 и Ла находится значение Т0 (в паровой

Ч

турбине по диаграмме i-s в точке пересечения изобары р0 с приближенной линией процесса расширения, в газовой

турбине по формуле Т0 = Т3 + Ч 5 Ч • Если

найденная

величина

Т0 значительно

отличается

от Т0 , то есть если

т

 

 

 

Ср /

 

 

 

 

 

 

 

т

 

 

необходимо еще раз

произвести определение

р0 и Ла

подставив

полученное

 

 

А 2 -Ф \,

значение —2_.

 

Тор

Коэффициент

0 при вычислении р принимается равным единице.

В

дальнейшем

в п.

Ч

 

 

**)

27 находится его дей­

ствительная величина,

после определения которой найденное значение р

следует

соответственно откорректировать.

Исправленное значение р, как правило, мало отличается

от величины, найденной в первом приближении.

Поэтому в

расчете,

проделанном с п. 15 по п. 26 настоящей таблицы необходимо внести исправления только в значение — • ci и

wt (п. 20, 21 и 22).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

***)

При наличии

опытных или расчетных характеристик вида v)u= / i

(— ) при

p=const,

т)и= / 2( —)

при £2 =

=

const

и др., построенных для ступеней,

из которых

 

 

ЧСо'

 

 

'Со'

р2

сформирована проточная

часть турбины, расчета

с п. 15 по

п.

42 можно не производить,

снимая значения % с характеристик ступеней.

 

 

 

 

 

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ