3.4. Определение расходов пара, воды и тепла

Определим приведённое теплопадение для всей турбины как сумму произведений долей расхода пара на теплопадение отсеков турбины.

Разбиение ЦВД турбины на отсеки показано на рис.10

Рис.11 Схема утечек и отборов из ЦВД турбины

3.4.1. Первый отсек ЦВД (до отбора на П8):

3.4.2. Второй отсек ЦВД (до отбора на П7):

Разбиение на отсеки ЦНД производим в соответствии с рис.11

3.4.3. Первый отсек ЦСД (до отбора на П6):

Рис. 12. Схема утечек и отборов из ЦСД турбины

3.4.4. Второй отсек ЦСД (до отбора на деаэратор):

3.4.5. Третий отсек ЦСД (до отбора на П4)

3.4.6. Четвертый отсек ЦСД ( до отбора на П3)

Разбиение ЦНД производим в соответствии с рис. 13

Рис. 13 схема утечек и отборов из ЦНД турбины

3.4.6. Первый отсек ЦНД (до отбора на П2)

3.4.7. Второй отсек ЦНД (до отбора на П1)

3.4.8.Третий отсек ЦНД:

3.4.9.Суммарное приведённое теплопадение:

3.4.10. Расход пара на турбину:

где N_Э - номинальная мощность турбоагрегата, МВт;

η_м = 0,995 - механический КПД турбоустановки;

η_г = 0,975 - КПД электрогенератора.

Сумма потерь мощности, механических и в генераторе, определяется выражением :

;

3.4.11.По известным долям расхода и расходу пара через турбину определяем отдельные потоки пара и воды:

3.4.12. Мощность турбопривода питательного насоса:

3.4.13. Расход тепла на турбоустановку составит:

3.4.14. КПД брутто турбоустановки:

4. Предварительный расчёт характерных ступеней турбины

Характерными ступенями цилиндра турбины считаются регулирующая ступень, первая нерегулируемая ступень и последняя ступень.

4.1. Определение размеров регулирующей ступени

Определение кинематических параметров потока и относительного лопаточного КПД

Регулирующая ступень, согласно прототипу, одновенечная.

Окружная скорость на среднем диаметре ступени

Принимаю средний диаметр ступени d_ср=1 м

Для выбора оптимального соотношения U/С_ф зададимся рядом значений

U/С_ф=0,425; 0,45; 0,475; 0,495

Принимаю степень реактивности ρ = 0,03

Коэффициент скорости соплового аппарата φ = 0,95

Произведем расчет для соотношения U/С_ф=0,425

Условная скорость равна

Изоэнтропический перепад энтальпий, соответствующий условной скорости С₀:

Изоэнтропический перепад энтальпий, срабатываемый на рабочих лопатках

Изоэнтропический перепад энтальпий, срабатываемый в соплах

Теоретическая скорость пара на выходе из сопел

Действительная скорость пара на выходе из сопел

Принимаю угол выхода потока из сопловых лопаток α₁ = 17⁰ , тогда относительная скорость пара на входе в рабочие лопатки W₁ и ее направления – угол β₁ определяем из входного треугольника скоростей: W₁ = 201,09 м/с,

β₁ = 31⁰.

Рис. 14. Входной и выходной треугольники скоростей ступени

Теоретическая относительная скорость пара на выходе из рабочих лопаток

По скорости W_2t и степени реактивности ρ, определяем коэффициент скорости рабочих лопаток ψ = 0,9223

Действительная относительная скорость потока на выходе из рабочих лопаток

Угол выхода потока пара из рабочих лопаток β₂ принимаем β₂ = β₁ - 3⁰ = 31 – 3 = 28⁰

Их выходного треугольника скоростей определим абсолютную скорость пара на выходе из рабочей решетки и ее направление С₂=92,25 м/с, α₂ = 81⁰

Потери энергии в сопловом аппарате и рабочих лопатках

Потери энергии с выходной скоростью

Относительный лопаточный КПД η_ол с учетом потерь равен

Из hs-диаграммы определим объемы υ_с и υ_л

υ_с = 0,016404 м³/кг; υ_л = 0,016659 м³/кг Определяем высоту сопловой лопатки

Высота рабочей лопатки

Таблица 3. Расчет регулирующей ступени

Расчет регулирующей ступени
№п/п	Расчетные величины и формулы	Размерность	U/С0
			0,425	0,45	0,475
1	U=πdсрω	м/с	157
2	С0=U/(U/С0)	м/с	369,4118	348,8889	330,5263
3	Hор=С20 /2000	кДж/кг	68,23253	60,86173	54,62382
4	ρт = Σρт (принимаем)	-	0,03
5	Hоc=Hор·(1- Σρт)	кДж/кг	66,18555	59,03588	52,98511
6	Hол=Hор-Hоc	кДж/кг	2,046976	1,825852	1,638715
7	С1t =44,72·√Hоc	м/с	363,8173	343,6053	325,5208
8	φ (принимаем)	-	0,95
9	С1= φ·С1t	м/с	345,6265	326,425	309,2447
10	α1 (принимаем)	град	17
11	W1 (из треугольника скоростей)	м/с	201,09	181,7	165,425
12	β1 (из треугольника скоростей)	град	31	31	33
13	β2 =β1 - 30	град	28	28	30
14	W2t = √(W21 +2000·ρт ·Hор)	м/с	211,024	191,4852	175,051
15	ψ (из графика)	-	0,9223	0,927	0,9292
16	W2 = ψ·W2t	м/с	194,6275	177,5068	162,6574
17	С2 (из треугольника скоростей)	м/с	92,25	82,255	83,02
18	α2 (из треугольника скоростей)	град	81	90	101
19	ΔHc = C21t-C21/2000	кДж/кг	6,452699	5,755648	5,165734
20	ΔHл = W22t-W22/2000	кДж/кг	3,325646	2,578963	2,092714
21	ΔHвс = (С'2)2/2000	кДж/кг	4,255031	3,382943	3,44616
22	ΣΔH = ΔHc+ΔHл +ΔHвс	кДж/кг	14,03338	11,71755	10,70461
23	(ηол)пот = 1-(ΣΔH/Hор)	-	0,79433	0,807473	0,80403
24	С1u = C1·сosα1	м/с	330,5394	312,1761	295,7458
25	С2u = C2·сosα2	м/с	14,49638	0,065502	-15,7681
26	ΣСu= С1u+C2u	м/с	345,0358	312,2416	279,9777
27	ηпрол= (2U/С20)·ΣСu	-	0,793912	0,805464	0,804713
28	Pc (из h-s диаграммы)	МПа	18,2	18,8	19,2
29	Тс (из h-s диаграммы)	0С	495,37	500,1	503,59
30	υс = f (Pc, Тс ) (по таблицам)	м3/кг	0,016404	0,015957	0,01568
31	ε (принимаем)	-	1
32	lc = G0·υс/(ε·π·dср·sinα1·τ·C1)	м	0,017457	0,01798	0,018649
33	Рл (из h-s диаграммы)	МПа	18	18,6	19,2
34	Тл (из h-s диаграммы)	0С	496,23	500,72	504,07
35	υл = f (Pл, Тл ) (по таблицам)	м3/кг	0,016659	0,016188	0,0159
36	lл = G0·υл/(ε·π·dср·sinα2·τ·C2)	м	0,019654	0,021153	0,020967
37	ρ=1/υ=(1/υс +1/υл)·1/2	кг/м3	60,49418	62,22129	63,3343
38	Nтв=λ·[А ·(dср)2 +k·B·(1-ε-εk·0,5)·dср·lл1,5]·(U/100)0,5·ρ , λ=1; А=2; ε=1	кВт	151,598	155,9261	158,7153
39	ξтв = Nтв/(G0*Hор)	-	0,006583	0,007591	0,008609
40	ηоi = (ηол)пот - ξтв	-	0,787747	0,799882	0,795421
41	(Ni)p = G0·Hор·ηоi	кВт	18140,62	16430,23	14664,02
42	ас = √(k·Рc·υс ), k=1,32	м/с	627,7656	629,2765	630,3919
43	Мс=С1/ас	-	0,550566	0,518731	0,49056
44	Профиль сопловой лопатки (из таблиц)	-	С-90-18А
45	ал = √(k·Рл·υл ), k=1,32	м/с	629,1406	630,4346	634,7989
46	Мw2=W2/ал	-	0,309354	0,281563	0,256235
47	Профиль рабочей лопатки (из таблиц)	-	Р-35-25А