2. Предварительный расчет последней ступени

Для предварительного расчета последней ступени известны следующие параметры:

Н^т_0ид, Н_вz, ζ^ид_а, G, n.

В дальнейшем расчете индекс z отбрасываем.

Скорость пара на выходе из рабочей решетки последней сту­пени

м/c.

Для определения диаметра последней ступени необхо­димо задаться отношением ν = d/l₂, где d – средний диаметр последней ступени; l₂ – выходная длина лопатки последней ступени.

В существующих турбинах величина ν лежит в пре­делах 2,7 … 50,0. Малые значения относятся к мощным конденсационным турбинам, большие—характерны для кон­денсационных турбин небольшой мощности и турбин с противодавлением. Лопатки последних ступеней могут выпол­няться либо с постоянным, либо с переменным профилем. Вопрос о переходе от лопаток с постоянным по высоте профилем к закрученным должен решаться на основании сопо­ставления потерь, вызываемых обтеканием рабочих лопаток, при изменении величины ν. При значениях ν <8 лопатки прихо­дится всегда выполнять закрученными. При ν >12 приме­нение закрутки не дает ощутимого выигрыша в КПД.

Пусть, например, отношение ν =5,2. Тогда, предполагая в последней ступени осевой выход пара, т.е. α₂ = 90° (и, следовательно, с_2а =с₂), получим:

.

Таким образом, длина рабочих лопаток

l₂ =d/ν =1,428/5,2=0,2746 м.

Окружная скорость на среднем диаметре ступени

u =π∙d∙n= 3,14∙1,428∙50 = 224,3 м/с.

Окружная скорость на конце лопатки u_в=u∙(d+l₂)/d=224,3∙(1,428+0,2746)/1,428=267,4м/с.

Такие скорости вполне допустимы.

При расчете турбин небольшой мощности нет необходи­мости производить проверку на прочность рабочие лопатки, если u_в не превышает 300 м/с.

Диаметр корневого сечения

d_к= d - l₂ = 1,428 - 0,2746 = =1,153 м.

Окружная скорость лопаток в корневом сечении

u_к =π∙ d_к∙n =181,17 м/с.

Определение теплоперепада, перерабатываемого в осевой тур­бинной ступени, производится для оптимальных условий работы, которые выражаются оптимальным отношением скоростей [3]

(14)

где ρ – степень реактивности ступени.

Располагаемый теплоперепад, перерабатываемый в турбин-ной ступени с наибольшей экономичностью, можно определить из выражения (14):

,

после преобразования которого находим

. (15)

В этой формуле величины u, ρ, φ, α₁ относятся к среднему сечению ступени.

Поскольку в любом сечении по высоте лопатки теплоперепад Н₀ должен быть одинаков (давление перед и за сту­пенью по высоте постоянно), то его можно рассчитать по выражению (15) и для корневого сечения последней ступени, где ρ_к≈0 (все ступени камерных турбин проектируют со степенью реактивности в корневом сечении ρ_к≈0), u=u_к, приняв ориентировочно φ=0,95 и α₁= 15^о :

кДж/кг.

При заданном теплоперепаде Н₀ оптимальный диаметр корневого сечения ступени d_к можно определить после преобразования выражения (15):

. (16)

Приняв, например, для корневого сечения ступени ρ_к=0 , φ=0,955, α₁=15^о, получим оптимальный диаметр корневого сечения при Н₀=78 кДж/кг:

м.