Расчет паровой турбины

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Назначение и конструктивная схема турбины

Турбина паровая, с противодавлением, с номинальной мощностью 12000 кВт при 3000 об/мин, типа Р-12-12/0,9. предназначена для непосредственного привода генератора переменного тока типа Т-12-2 и подогрева сетевой воды отработавшим паром.

Турбина выполняется для заказчика по индивидуальному проекту на следующие параметры пара:

- Давление свежего пара перед стопорным клапаном - 1,2 МПа.

- Температура свежего пара перед стопорным клапаном - 360 С.

- Давление в выхлопном патрубке - 0,09 МПа.

Турбина выполняется одноцилиндровой.

Парораспределение сопловое. Регулирующая ступень 2х венечная. Роторы турбины и генератора соединены жесткой муфтой.

2. Расчёт расхода пара на турбину

2.1. По давлению Р0=12 бар и по температуре t0=360С отмечаем на hs -диаграмме точку А0, которой соответствует h0= 3175 кДж/кг

2.2. Рассчитаем давление Р0 перед соплами регулирующей ступени с учётом потери давления в стопорных и регулирующих клапанах:

Р0=(0,030,05)Р0

Примем потери давления 5% тогда:

Р0=0,95 Р0 =0,95·12=11,4 бар

Учитывая, что потеря давления на паровпуске представляет дросселирование из точки А0 проведём горизонтальную линию до пересечения с изобарой Р0=11,4 бар, получим точку А0/, которая характеризует параметры пара перед сопломи регулирующей ступени. Р0=11,4 бар; t0/=359С.

2.3. Рассчитаем давление пара Рк за рабочими лопатками последней ступени с учётом потери давления в выхлопном патрубке.

Примем скорость пара в выхлопном патрубке свп=80 м/с и коэффициент, характеризующий совершенство выхлопного патрубка =0,05:

Из точки А0 проведём изоэнтропу до пересечения с изобарой Рк=0,93 бар и получим точку с энтальпией hkt=2635 кДж/кг

2.4. Располагаемый тепловой перепад проточной части турбины составит:

Н0=h0 - hkt = 3218-2635= 540 кДж/кг

Задаётся: 0i=0,85- относительный внутренний КПД турбины, м=0,99- механический КПД, г=0,975 - генератора.

2.5. Рассчитаем используемый тепловой перепад:

Нi= Н0 0i=540•0,85=459 кДж/кг

Отложив располагаемый тепловой переход на hs - диаграмме, построим ориентировочный процесс расширения пара в турбине.

2.6. Расход пара на турбину:

кг/с

3. Выбор регулирующей ступени и её детальный расчёт

3.1. Принимаем по конструктивным соображениям двух венечную ступень с диаметром dpc=1,06 м.

3.2. Окружная скорость составит:

м/с

с учётом трения и парциального подвода пара:

.

откуда фиктивная скорость:

м/с Сф=кДж/кг

откуда располагаемый тепловой перепад ступени:

кДж/кг

3.3. Примем общую степень реактивности рс=0,1 с распределением:

I=0.02 - степень реактивности первого ряда рабочих лопаток;

п=0.03 - степень реактивности поворотной решётки;

II=0.05 - степень реактивности второго ряда рабочих лопаток.

И начнём построение от точки с параметрами Р0= 11,4 бар и t0= 359С

Рассчитаем тепловые перепады в ступени:

 кДж/кг

кДж/кг

кДж/кг

кДж/кг

3.4. Выполнив построения на hs - диаграмме определим давления:

бар за сопловой решёткой

бар за рабочей решёткой I ряда

бар за поворотной решеткой

бар за рабочими лопатками II ряда

Определяем удельные объемы с учетом изоэнтропного расширения пара:

м3/кг за сопловой решёткой

м3/кг за рабочей решеткой I ряда

м3/кг за поворотной решеткой

м3/кг за рабочей решеткой II ряда

3.5. Относительное давление в сопловой решетке:

Соловую решетку надо выбрать типа Р или Б

Число маха:



В связи с тем, что степень расширения решетки типа Р при M1t=1,306 будет не большой, а расширяющаяся решетка при отклонении от расчетного режима будет обтекаться со значительными потерями энергии, выбираем суживающую решетку типа Б.

3.6. Учитывая, что режим истечения является критическим, выходная площадь сопловой решетки составит:

X=0,667 - относительный расход при критическом течении перегретого пара.

м3/кг.

1=0,97 - коэффициент расхода в первом приближении.

При такой площади можно выбрать решетку с .

Выбираем решетку С - 90 - 15Б.

3.7. Рассчитаем произведение :

Рассчитаем оптимальную степень парциальности:

3.8. Высота лопатки сопловой решетки:



По конструктивным соображениям выбираем хорду профиля

Из таблицы профилей выбираем относительный шаг .

Число каналов сопловой решетки составит:

Принимаем Z1=41.

3.9. Поскольку решетка выбрана суживающаяся, а обтекание сверхзвуковое, то необходимо найти угол отклонения потока в косом срезе.

Рж=Р0·еж=11,4·0,546=6,22 бар.

При Рж=6,22 бар; м3/кг.

м/с

м/с

Действительная скорость пара на выходе из сопловой решетки:

С1=·С1t=0,971·711=690 м/с, т. к. 0,971.

3.10 По графику при .

3.11 Угол относительной скорости W1 входа на рабочие лопатки I ряда:

.

Относительная скорость входа пара на рабочие лопатки I ряда:

3.12. Теоретическая скорость пара в выходном сечении рабочей решетки:

3.13. Выходная площадь рабочей решетки I ряда:

.

Высота рабочей лопатки I ряда:

Д1=1 мм - внутренняя перекрыша,

Д2=2 мм - внешняя перекрыша.

3.14. Угол выхода потока из рабочей решетки I ряда:

3.15. По конструктивным соображениям принимаем хорду профиля:

3.16. Угол поворота струи:

По графику ш=0,942.

3.17. Абсолютная скорость пара на выходе из рабочей решетки I ряда:

3.18. Число Маха:

:

3.19. Теоретическая скорость пара на выходе из поворотной решетки:

Выходная площадь поворотной решетки:



Выбрав суммарную перекрышу, равную 3,5 мм и приняв неизменной высоту поворотной лопатки:

Эффективный угол выхода потока из поворотной решетки:

3.20. Принимаем хорду профиля bп=40 мм:

bп/lп=40/53,8=0,743

3.21. Угол поворота струи:

По графику шп=0,949.

Действительная скорость пара на выходе из поворотной решетки:

Число Маха:

Принимаем решетку Р - 35 - 25А

3.22. Угол относительной скорости W11 входа на рабочие лопатки II ряда:

3.23. Относительная скорость входа пара на рабочие лопатки I ряда:

Теоретическая скорость пара в выходном сечении рабочей решетки:

3.24. Выходная площадь рабочей решетки II ряда:

Высота рабочей лопатки II ряда:

3.25. Угол выхода потока из рабочей решетки II ряда:



3.26. По конструктивным соображениям принимаем хорду профиля:

3.27. Угол поворота струи:

По графику шп=0,963.

3.28. Действительная скорость пара в выходном сечении рабочей решетки:

Угол выхода абсолютной скорости из рабочих лопаток II ряда:

3.29. Абсолютная скорость пара на выходе из рабочей решетки II ряда:

3.30. Потери энергии:

В сопловой решетке:

В рабочей решетке I ряда:

Поворотной решетке:

Рабочей решетки II ряда:

С выходной скоростью:

3.31. Относительный лопаточный КПД:

3.32. Потери мощности на трение диска:



Ктр=0,6М10-3 - эмпирический коэффициент.

- диаметр диска.

- окружная скорость периферии диска.

- объём за сопловой решеткой.

.

Относительная потеря от трения:

Относительная потеря от вентиляции:

m=2 - число венцов; Кв=0,065 - эмпирический коэффициент

Относительная потеря энергии на концах дуг, связанная с парциальным подводом пара.

Для ступеней активного типа в первом приближении можно приняв В1=b1, =b2, Ксегм=0,25 эмпирический коэффициент.

Относительная потеря от парциального подвода пара:

3.33. Относительный внутренний КПД ступени:

Потери теплового перепада от трения диска:

Потери теплового перепада от парциального подвода пара:

3.34. Рассчитаем использованный тепловой перепад:

3.35. Внутренняя мощность ступени:

.

Литература

турбина тепловой лопаточный проточный

1. Яблоков Л.Д. Логинов И.Г. Паровые и газовые турбоустановки. М. Энергоиздательство 1988

2. Костюк А.Г. Фролов В.В. Паровые и газовые турбоустановки. М. Энергоатомиздательство.

3. Трухний А.Д. Станционные паровые турбины. М. Энергоатомиздательство 1990.

4. Трухний А.Д. Лосев С.М. Станционные паровые турбины. М. Энергоатомиздательство 1981.

Размещено на Allbest.ru