
- •Федеральное агенство по образованию
- •Курсовой проект
- •Реферат
- •Содержание
- •Введение
- •Регулирующие клапана
- •Некоторые пути повышения экономичности последних ступеней паровых турбин
- •1 Техническая характеристика турбоустановки к-210-130-3
- •2. Тепловая схема турбоустановки к-210-130-3
- •3. Выбор основных и конструктивных решений. Определение расхода пара на турбину
- •4. Разбитие теплоперепадов по ступеням турбины. Определение числа ступеней
- •5. Расчет нерегулируемых ступеней
- •6. Профилирование лопаток ступеней большой веерности
- •7. Расчет переменного режима
- •9. Расчет на прочность элементов турбины Расчет на изгиб одиночной рабочей лопатки последней ступени
- •Заключение
- •Список литературы
7. Расчет переменного режима
Расчет
переменного режима проведем при снижении
расхода пара на турбину в 2 раза. Для
расчетов используем формулу Стодолы –
Флюгеля для конденсационных турбин:
/1/, гдеG0
– расход пара при расчетном режиме; G
– расход пара при изменившемся режиме;
Р00
– давление перед ступенью при расчетном
режиме; Р01
– давление пара при изменившемся режиме;
Т00,
Т01
– температуры пара при расчетном и
изменившемся режиме соответственно.
Расчет проводим в предположении постоянства температуры пара перед ступенью, а также при 50% снижении расходов пара в отборы.
Тогда расход пара в ЦНД (через первую нерегулируемую ступень):
,
где ∑Gотб.
– расходы пара в отборы в ЦВД и ЦСД
(взяты из п.3);
Расход пара через 1-2 ступени: G′ = G1 = 30,69 кг/с;
Расход пара через 2-3 ступени G′′ = G′-Gотб.1/2 = 30,69-6,11/2 = 27,64 кг/с, где Gотб.1 – расход пара на ПНД (взят из п.3);
Расход пара через 3-4 ступени G2 = G′′*2/3 = 27,64*2/3 = 18,42 кг/с;
Расходы пара при расчетном режиме (из п.5):
Расход пара в 1 ступень G1 0 =61,38 кг/с;
Расход пара в 1-2 ступени G′0 = 61,38 кг/с;
Расход пара в 2-3 ступени G′′0= 55,27 кг/с;
Расход пара в 3-4 ступени G20 = 36,85 кг/с;
Давление перед ступенями при расчетном режиме заимствуем из таблицы 4.
Давление пара перед первой ступенью:
Давление пара перед второй ступенью:
Давление пара перед третьей ступенью:
Давление пара перед четвертой ступенью:
Проведем более детальный расчет первой нерегулируемой ступени при изменившемся режиме.
Исходные данные:
Расход пара на ступень G= 30,69 кг/с;
Изоэнтропный перепад ступени H0= 106,25 кДж/кг (поi-s– диаграмме);
Окружная скорость u= 265,33 м/с (из п.5);
Давление перед ступенью р0= 0,0625 МПа;
Давление пара за ступенью р2= 0,035 МПа;
Геометрические характеристики:
Выходная площадь сопловой решетки F1= 0,34 м2(из п.5);
Длина сопловой решетки l1= 0,267 м (из п.5);
Выходная площадь рабочей решетки F2= 0,56 м2 (из п.5);
Длина рабочей решетки l2= 0,279 м (из п.5);
1. Скорость, эквивалентная теплоперепаду в ступени:
сф
=
2. Отношение скоростей u/сф =265,33/460,97 = 0,57;
3. Степень реактивности ступени(по рекомендациям /3/ стр.122):
ρ = 0,38;
4. Перепад энтальпий на сопловую решетку: Hос = (1-ρ)Hо = 65,87 кДж/кг;
Перепад энтальпий на рабочую решетку: Hор = ρ*Hо = 40,37 кДж/кг;
5.
Теоретическая скорость выхода пара из
сопел:
6. Определяем по i-s диаграмме (отложив Hос) давление за сопловой решеткой р1=0.045 МПа и теоретический удельный объем v1t = 4,5 м³/кг.
7.
Скорость звука
Число
Маха
8. Примем коэффициенты расхода и коэффициенты скорости для сопловой и рабочей решеток такими же, как и при расчетном режиме. В дальнейших расчетах подтвердим правильность этого предположения.
9. Угол выхода потока из сопел остается таким же как при расчетном режиме, так как скорости дозвуковые и отклонения потока в косом срезе сопловой решетки не происходит, /1/ (1=1406′, взят из п.5).
10. Действительная скорость на выходе из сопловой решетки: с1 = φ*с1t = 0.978*362,96 = 54,97 м/с;
Относительная скорость входа пара в рабочую решетку:
Угол направления скорости w1:
1
= 475′;
11. Потери энергии в сопловой решетке:
По i-s
диаграмме определяем (отложив Hор
= 40,37 кДж/кг) теоретический удельный
объем v2t
= 5,2 м³/кг;
12.
Теоретическая относительная скорость
выхода пара из рабочей решетки:
13.
Число Маха:
14. Действительная относительная скорость выхода пара из рабочей решетки:
Угол выхода потока из рабочей решетки 2 остается таким же, как при расчетном режиме 2 = 228′, т.к. 2, ψ = const (п.7.8);
15.
Абсолютная скорость выхода пара из
ступени:
Угол
направления скорости с2:
85;
15.
Потери энергии в рабочей решетке:
Потери
с выходной скоростью:
16. Располагаемая энергия ступени E0=H0-xвс*∆Нвс=106,25-1*5,99=100,26кДж/кг;
xвс = 1 (см. п. 5.23);
17.
Относительный лопаточный КПД:
18. Мощность на лопатках ступени: Nu = G*u*(w1*cos1+w2*cos2)= =30,69*265,33*(116,83*0.67+296,47*0.93) = 2882,55 кВт;
19.
Относительные потери на трение:
,
где (u/сф)0
– отношение скоростей при расчетном
режиме (из п.5);
∆Hтр = тр*Е0 = 0,11 кДж/кг;
Относительные
потери от утечки в переднее концевое
уплотнение:
Принимаем снижение утечки в переднее концевое уплотнение на 50% (п.5);
Относительные
потери от утечек по бандажу:
Все геометрические характеристики уплотнений такие же, как при расчетном режиме (п.5);
Суммарные потери от утечек: ∆Hу = (бу+концу)*Е0 = (0,0016+0.0014)*106,26 = 0,3 кДж/кг;
Относительные потери от влажности пара:
;
Абсолютные потери от влажности пара:
20. Использованный перепад энтальпий: Hi = Е0-∆Hс-∆Hр-(1-хвс) ∆Hвс-∆Hу-∆Hтр-∆Hвл = 100,26-2,86-3,24-0,3-0,11-7,2 = 86,55 кДж/кг;
21.
Внутренний относительный КПД ступени:
;
22. Внутренняя мощность: Ni = G*Hi = 30,69*86,55 = 2656,2 кВт;
С помощью программы расчета ступеней TURB.EXE найдем некоторые характеристики остальных 3-х ступеней ЦНД, которые сведены в таблицу 6. Распечатки программного расчёта даны в приложении З.
Таблица 6. Результаты расчета ступеней турбины при изменившемся режиме
|
Номер ступени (ЦНД) | ||
2 |
3 |
4 | |
Расход пара G, кг/с |
30,69
|
27,64
|
18,42
|
Располагаемый теплоперепад Н0, кДж/кг |
114,53 |
144,45 |
115,36 |
Действительный теплоперепад Нi, кДж/кг |
101,07
|
126,65
|
101,63
|
Энтальпия пара перед ступенью h0, кДж/кг |
2756,25
|
2631,25
|
2512,5
|
Давление пара перед ступенью р, МПа |
0,035
|
0,037
|
0,0069
|
Внутренний относительный КПД oi |
0,929 |
0,931 |
0,935 |
Внутренняя мощность Ni, МВт |
3102 |
3501 |
1872 |
Суммарная внутренняя мощность цилиндра среднего давления при расходе пара на турбину G = 0.5∙G0:
∑Ni = 2*(2656,2+3102+3501+1872) = 22,26 МВт.
В результате расчета на программе TURB.EXE коэффициенты расхода и коэффициенты скорости сопловой и рабочей решеток не изменились, что подтверждает правильность сделанного в пункте 7.8 предположения.
Далее строим процесс расширения пара в ЦНД при изменившемся режиме (см. Приложение Б).
Треугольники скоростей для первой нерегулируемой ступени ЦНД даны в Приложении Д.