6. Тепловой расчет первой и последней ступени по среднему диаметру.

6.1. Исходные данные для расчёта ступени

Исходными данными для расчёта ступени являются следующие величины: G₀– массовый расход пара через ступень, в кг/с; р₀– давление пара перед ступенью в МПа;t₀– температура пара перед ступенью в˚С; располагаемый теплоперепад на ступеньH₀(с учётом статистических параметров перед ступенью), в кДж/кг; скорость входа пара в сопла ступениC₀, в м/с; средний диаметр ступениd₀, в м; частота вращения ротораn, в 1/с.

Первая ступень

1. Скорость звука на выходе из сопел

2. Число Маха на выходе из сопел

–режим течения дозвуковой, выбираем для проектирования суживающие сопла.

3. Принимаем хорду соплового профиля

4. По отношению =1,1, а также=1,, определяем коэффициент расхода для сопловой решетки при течении через нее перегретого пара.- угол входа потока в сопловую решетку, для 1-й ступени.

, где

; ;, тогда

.

5. Вычисляем α_1эффпо формуле:

, м

где

- коэффициент расхода для сопловой решетки, =1,017;

- секундный массовый расход пара через первую ступень цилиндра, кг/с.

C_1t- теоретическая скорость истечения пара из сопел;d₁– средний диаметр первой ступени ЦНД;

l₁– высота сопловой лопатки;

, α_1эф=13⁰.

6. Определяем коэффициент потерь энергии сопловой решетки :

,

где - коэффициенты учитывающие влияние соответственно, определяются по [1, с. 59, рис. 5.5].

- коэффициент потерь энергии сопловой решетки для перегретого пара, определяется по [1, с. 59, рис. 5.5] в зависимости от и

;

; .

.

Угол выхода потока из решетки (по отношению к направлению скорости U):

, при .

⁰.

Рассчитываем коэффициент скорости для сопловой решетки :

.

Рассчитываем действительную скорость истечения пара из сопел :

м/с.

Рассчитываем потерю в соплах :

кДж/кг.

Построение входного треугольника скоростей ступени.

При можно принять, что угол входа потока перегретого пара равен.

Из входного треугольника определяем действительную относительную

скорость пара на входе в рабочие лопатки =180 м/с и угол наклона её к окружной скоростиU=32 град.

Построение выходного треугольника скоростей.

Рассчитываем теоретическую относительную скорость пара на выходе с

рабочих лопаток :

, м/с

где - располагаемый теплоперепад на рабочие лопатки;

Входная высота решетки рабочих лопаток большена величину корневой и периферийной перекрыш. Выходная высота решетки рабочих лопаток равна. Тогда эффективный угол решетки рабочих лопаток на выходе определяется (сначала при=1, а затем после уточненияокончательно):

.

.

.

.

.

.

Коэффициент скорости для решетки рабочих лопаток при течении перегретого пара:

.

Коэффициент потерь энергии для решетки рабочих лопаток при течении перегретого пара:

.

.

Коэффициент скорости для решетки рабочих лопаток при течении перегретого пара:

.

м/с.

.

, ,, тогда

.

Уточняем :

.

.

Определяем потери в решетке рабочих лопаток :

кДж/кг.

Рассчитываем выходную кинетическую энергию :

кДж/кг.

Рассчитываем относительный лопаточный КПД по следующим формулам:

;

,

где - коэффициент, учитывающий, какая часть выходной кинетической энергии используется в следующей ступени;=;

;

- фиктивная скорость ,м/с.

.

По другой формуле:

Определяем потерю от утечки над бандажом рабочих лопаток:

;

- степень реактивности у вершины;

;

;

;

,м.

мм - осевой зазор между бандажом и диафрагмой;

мм – радиальный зазор уплотнения над бандажом;

- число гребней на бандаже;

;

.

, кДж/кг.

Расход через зазоры по бандажу:

, кг/с.

Потери трения диска определяем так:

Сумма потерь:

.

Относительный внутренний к.п.д. ступени определяем по формуле:

.

Использованный теплоперепад ступени:

, кДж/кг.

Внутренняя мощность ступени:

, кВт.