- •Федеральное агентство по образованию
- •Гоу впо «Уральский государственный технический университет - упи
- •Имени первого Президента России б.Н. Ельцина»
- •Кафедра «Турбины и двигатели»
- •Паровая турбина
- •Содержание
- •Перечень листов графических документов
- •Условные сокращения и индексы
- •Исходные данные
- •Введение
- •1. Тепловой расчет паровой турбины
- •1.1. Определение термодинамических параметров пара при расчетах турбины
- •1.2. Построение предполагаемого процесса паровой турбины
- •1.3. Тепловой расчет регулирующей ступени
- •Тепловой расчет одновенечной регулирующей ступени
- •Расчет потерь, относительного внутреннего кпд и мощности регулирующей ступени
- •1.4. Определение числа нерегулируемых ступеней. Распределение теплоперепадов между ступенями.
- •1.5. Детальный расчет ступеней давления
- •Тепловой расчет нерегулируемых ступеней
- •Расчет потерь, относительного внутреннего кпд и мощности нерегулируемых ступеней
- •Расчёт числа уплотняющих гребешков
- •2. Расчет на прочность деталей турбины
- •2.1. Расчет шипа и ленточной бандажной связи
- •Растягивающее напряжение в шипе:
- •Расчёт шипа и ленточной бандажной связи
- •2.2 Расчет пера лопатки на растяжение
- •2.3. Расчет лопатки на изгиб от парового усилия
- •Треугольники скоростей турбинной ступени
- •Силы, изгибающие лопатку
- •Расчёт пера лопатки на растяжение и изгиб
- •2.4. Расчет т- образного хвостовика
- •Рабочей лопатки
- •Расчёт т- образного хвостовика
- •2.5. Расчет критической частоты вращения вала
- •Краткое описание спроектированной турбины
- •Библиографический список
- •Турбины p-110-13,0/1,5:
1.5. Детальный расчет ступеней давления
Дня определения среднего диаметра первой нерегулируемой ступени, можно воспользоваться следующей формулой для ориентировочного определения высоты рабочей лопатки:
В этих формулах принят целый ряд допущений: удельный объем за рабочей лопаткой первой ступени принят равным удельному объему перед ступенью (за регулирующей ступенью), сметаемая площадь определяется по корневому диаметру, ориентировочно принято значение с2. Средний диаметр первой ступени составит:
м.
Реактивность на среднем диаметре первой ступени можно определить по известной формуле:
Тепловой расчет нерегулируемых ступеней сведен в табл. 1.5.1. Расчет потерь, относительного внутреннего КПД и мощности нерегулируемых ступеней сведен в табл. 1.5.2. По результатам расчета построены треугольники скоростей на среднем диаметре для всех ступеней давления и для одновенечной регулирующей ступени рис. 1.5.1, 1.5.2, 1.5.3, 1.5.4, и графики иллюстрирующие изменение среднего диаметра dср, отношения скоростей u/cф, изоэнтропийного Н0 и располагаемого теплоперепадов по ступеням рис. 1.5.5, 1.5.6, 1.5.7.
Тепловой расчет нерегулируемых ступеней
Таблица 1.5.1
№ п/п
|
Обозна- чение
|
№ ступени первого отсека |
№ ступени второго отсека |
Размер-ность |
||||||||
1 ступень |
2 ступень |
3 ступень |
4 ступень |
5 ступень |
1 ступень |
2 ступень |
3 ступень |
4 ступень |
5 ступень |
|||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
1 |
G |
227,28 |
227,28 |
227,28 |
227,28 |
227,28 |
227,28 |
227,28 |
227,28 |
227,28 |
227,28 |
кг/с |
2 |
n |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
с-1 |
3 |
Р0 |
10,00 |
8,59 |
7,37 |
6,29 |
5,35 |
4,52 |
3,70 |
3,00 |
2,42 |
1,94 |
МПа |
4 |
h0 |
3398,84 |
3356,78 |
3316,86 |
3276,85 |
3236,50 |
3195,85 |
3146,59 |
3099,38 |
3052,03 |
3004,31 |
кДж/кг |
5 |
ν0 |
0,0331 |
0,0375 |
0,0426 |
0,0485 |
0,0555 |
0,0638 |
0,0753 |
0,0897 |
0,1075 |
0,1298 |
м3/кг |
6 |
t0 |
509,7 |
485,8 |
463,1 |
440,6 |
417,9 |
395,3 |
368,0 |
342,0 |
316,0 |
291,6 |
0С |
7 |
С0 |
0,00 |
59,70 |
59,76 |
60,28 |
60,59 |
0,00 |
67,55 |
67,59 |
67,74 |
67,62 |
м/с |
8 |
H0iст |
49,29 |
46,90 |
46,90 |
46,90 |
46,90 |
56,75 |
54,33 |
54,33 |
54,33 |
54,33 |
кДж/кг |
9 |
|
49,29 |
48,68 |
48,69 |
48,72 |
48,73 |
56,75 |
56,61 |
56,62 |
56,62 |
56,62 |
кДж/кг |
10 |
dcp |
0,9956 |
1,0073 |
1,0137 |
1,0207 |
1,0291 |
1,1222 |
1,1361 |
1,1506 |
1,1683 |
1,1910 |
м |
11 |
u |
156,39 |
158,23 |
159,23 |
160,33 |
161,65 |
176,28 |
178,46 |
180,73 |
183,52 |
187,09 |
м/с |
12 |
хф=u/cф |
0,498 |
0,507 |
0,510 |
0,0514 |
0,518 |
0,523 |
0,530 |
0,537 |
0,545 |
0,556 |
- |
13 |
ρ |
0,092 |
0,110 |
0,120 |
0,131 |
0,144 |
0,125 |
0,144 |
0,163 |
0,186 |
0,214 |
- |
14 |
H0c |
44,78 |
43,31 |
42,82 |
42,32 |
41,71 |
49,68 |
48,47 |
47,38 |
46,10 |
44,53 |
кДж/кг |
15 |
c1t |
299,26 |
294,30 |
292,65 |
290,93 |
288,84 |
315,20 |
311,35 |
307,84 |
303,65 |
298,42 |
м/с |
16 |
P1 |
8,71 |
7,49 |
6,41 |
5,46 |
4,63 |
3,79 |
3,10 |
2,51 |
2,02 |
1,62 |
МПа |
17 |
h1t |
3354,06 |
3313,48 |
3274,04 |
3234,53 |
3194,79 |
3146,17 |
3098,12 |
3051,99 |
3005,92 |
2959,79 |
кДж/кг |
18 |
ν1t |
0,0369 |
0,0417 |
0,0475 |
0,0542 |
0,0622 |
0,0734 |
0,0868 |
0,1036 |
0,1244 |
0,1505 |
м3/кг |
19 |
M1t |
0,463 |
0,462 |
0,465 |
0,469 |
0,472 |
0,524 |
0,527 |
0,529 |
0,531 |
0,530 |
- |
20 |
μ1 |
0,975 |
0,974 |
0,975 |
0,975 |
0,976 |
0,978 |
0,976 |
0,976 |
0,976 |
0,976 |
- |
21 |
F1 |
0,0287 |
0,0331 |
0,0378 |
0,0435 |
0,0501 |
0,0541 |
0,0649 |
0,0784 |
0,0954 |
0,1174 |
м2 |
22 |
α1эф |
13º0' |
13º0' |
13º0' |
13º0' |
13º0' |
13º0' |
13º0' |
13º0' |
13º0' |
13º0' |
град |
23 |
l1 |
0,0408 |
0,0465 |
0,0528 |
0,0603 |
0,0689 |
0,0682 |
0,0809 |
0,0964 |
0,1156 |
0,1395 |
м |
24 |
l1/b1 |
0,50 |
0,57 |
0,65 |
0,74 |
0,84 |
0,84 |
0,99 |
1,18 |
1,42 |
1,71 |
- |
25 |
Профиль сопловой решетки: C-90-15A |
- |
||||||||||
26 |
~ |
0,75 |
0,75 |
0,75 |
0,75 |
0,75 |
0,75 |
0,75 |
0,75 |
0,75 |
0,75 |
- |
27 |
αу |
35º0' |
35º0' |
35º0' |
35º0' |
35º0' |
35º0' |
35º0' |
35º0' |
35º0' |
35º0' |
град |
28 |
t1~ |
0,0612 |
0,0612 |
0,0612 |
0,0612 |
0,0612 |
0,0612 |
0,0612 |
0,0612 |
0,0612 |
0,0612 |
м |
29 |
z1~ |
49,26 |
49,26 |
49,26 |
49,26 |
49,26 |
54,39 |
54,39 |
54,39 |
54,39 |
54,39 |
шт. |
Окончание таблицы 1.5.1 |
||||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
30 |
z1 |
49 |
49 |
49 |
49 |
49 |
54 |
54 |
54 |
54 |
54 |
шт. |
31 |
t1 |
0,0638 |
0,0646 |
0,0650 |
0,0654 |
0,0660 |
0,0653 |
0,0661 |
0,0669 |
0,0680 |
0,0693 |
- |
32 |
φ |
0,965 |
0,965 |
0,965 |
0,968 |
0,971 |
0,970 |
0,972 |
0,972 |
0,975 |
0,977 |
- |
33 |
c1 |
288,78 |
284,00 |
282,40 |
281,62 |
280,46 |
305,74 |
302,63 |
299,22 |
296,06 |
291,55 |
м/с |
34 |
ΔHc |
3,08 |
2,98 |
2,94 |
2,67 |
2,38 |
2,94 |
2,68 |
2,62 |
2,28 |
2,02 |
кДж/кг |
35 |
w1 |
140,86 |
134,62 |
132,20 |
130,48 |
128,22 |
139,73 |
134,86 |
129,67 |
124,30 |
117,09 |
м/с |
36 |
β1 |
27º28' |
28º20' |
28º43' |
29º3' |
29º28' |
29º29' |
30º19' |
31º16' |
32º24' |
34º4' |
град |
37 |
H0рл |
4,51 |
5,38 |
5,87 |
6,40 |
7,02 |
7,07 |
8,14 |
9,23 |
10,52 |
12,09 |
кДж/кг |
38 |
w2t |
169,91 |
169,93 |
170,91 |
172,68 |
174,58 |
183,50 |
185,67 |
187,82 |
191,04 |
194,66 |
м/с |
39 |
Р2 |
8,59 |
7,37 |
6,29 |
5,35 |
4,52 |
3,70 |
3,00 |
2,42 |
1,94 |
1,54 |
МПа |
40 |
h2t |
3352,63 |
3311,08 |
3271,12 |
3230,80 |
3190,15 |
3142,04 |
3092,66 |
3045,38 |
2997,68 |
2949,72 |
кДж/кг |
41 |
v2t |
0,0374 |
0,0424 |
0,0483 |
0,0553 |
0,0635 |
0,0751 |
0,0892 |
0,1069 |
0,1290 |
0,1571 |
м3/кг |
42 |
M2t |
0,263 |
0,267 |
0,272 |
0,279 |
0,286 |
0,305 |
0,315 |
0,324 |
0,335 |
0,347 |
- |
43 |
l2 |
0,0458 |
0,0515 |
0,0578 |
0,0653 |
0,0739 |
0,0732 |
0,0859 |
0,1014 |
0,1206 |
0,1445 |
м |
44 |
μ2 |
0,951 |
0,952 |
0,953 |
0,954 |
0,955 |
0,956 |
0,956 |
0,957 |
0,957 |
0,957 |
- |
45 |
F2 |
0,0525 |
0,0596 |
0,0674 |
0,0763 |
0,0866 |
0,0973 |
0,1142 |
0,1351 |
0,1604 |
0,1916 |
м2 |
46 |
β2 |
21º31' |
21º26' |
21º29' |
21º23' |
21º14' |
22º8' |
21º52' |
21º38' |
21º15' |
20º46' |
град |
47 |
|
1,56 |
1,75 |
1,97 |
2,22 |
2,52 |
2,49 |
2,92 |
3,45 |
4,11 |
4,92 |
- |
48 |
Профиль рабочей решетки: P-30-21A |
- |
||||||||||
49 |
~ |
0,60 |
0,60 |
0,60 |
0,60 |
0,60 |
0,58 |
0,58 |
0,58 |
0,58 |
0,58 |
- |
50 |
βy |
80º0' |
80º0' |
80º0' |
80º0' |
80º0' |
80º0' |
80º0' |
80º0' |
80º0' |
80º0' |
- |
51 |
t2~ |
0,0176 |
0,0176 |
0,0176 |
0,0176 |
0,0176 |
0,0170 |
0,0170 |
0,0170 |
0,0170 |
0,0170 |
м |
52 |
z2~ |
171,15 |
171,15 |
171,15 |
171,15 |
171,15 |
195,49 |
195,49 |
195,49 |
195,49 |
195,49 |
шт |
53 |
z2 |
171 |
171 |
171 |
171 |
171 |
195 |
195 |
195 |
195 |
195 |
шт |
54 |
t2 |
0,0183 |
0,0185 |
0,0186 |
0,0188 |
0,0189 |
0,0181 |
0,0183 |
0,0185 |
0,0188 |
0,0192 |
м |
55 |
ψ |
0,954 |
0,955 |
0,956 |
0,957 |
0,957 |
0,957 |
0,958 |
0,959 |
0,959 |
0,959 |
- |
56 |
w2 |
162,09 |
162,28 |
163,39 |
165,25 |
167,07 |
175,61 |
177,88 |
180,12 |
183,20 |
186,68 |
м/с |
57 |
ΔHрл |
1,30 |
1,27 |
1,26 |
1,25 |
1,28 |
1,42 |
1,42 |
1,42 |
1,47 |
1,52 |
кДж/кг |
58 |
c2 |
59,70 |
59,76 |
60,28 |
60,59 |
60,81 |
67,55 |
67,59 |
67,74 |
67,62 |
67,34 |
м/с |
59 |
α2 |
95º22' |
96º54' |
96º52' |
96º7' |
95º35' |
101º37' |
101º25' |
101º19' |
100º53' |
100º43' |
град |