Размещено на http://www.allbest.ru/

НИУ МЭИ

КАФЕДРА ПАРОВЫХ И ГАЗОВЫХ ТУРБИН

им. А.В.Щегляева

Типовой расчёт

по курсу

«Паротурбинные установки»

Студент: Фокин А.А.

Группа: С-4-13

Преподаватель: Митрохова О.М.

МОСКВА

2016

Содержание

• 1. Задание
• 2. Определение размеров ступени. Расчет и построение треугольников скоростей на среднем диаметре ступени. Изображение изменения термодинамических параметров вдоль оси ступень и в h,s- диаграмме
• 3. Расчёт окружного усилия, удельной работы, мощности, развиваемой на лопатках ступени и относительный лопаточный КПД
• 4. Расчет относительного внутреннего КПД и внутренней мощности ступени
• 5. Выбор профиля сопловой и рабочей решёток. Уточнение коэффициентов скорости ц и ш. Чертёж профилей сопловой и рабочей решёток
• 6. Проверка максимальных изгибающих напряжений в рабочей лопатке
• Вывод
• Список использованной литературы
• Приложение

1. Задание

Рассчитать ступень паровой турбины

Задано:	р1=5,44 МПа	t1t=347,8 °C	G=605,3 кг/с
	с0=55 м/с	n=50 1/c	р2=5,17 МПа
	H0С=78,5 кДж/кг	b1=160 мм	b2=70 мм
	б1эф=14 °	в.с.= 1,0	l2/ l1=1,024

Корневое уплотнение: ступенчатое; dу=0,62 м; у=1,0 мм; zу=10; у=0,8 мм.

Периферийное уплотнение: без бандажа; r=2,8 мм.

1. Определить размеры ступеней (l1, l2, d1, d2), обосновав выбор необходимых для расчета дополнительных величин. Рассчитать и построить в масштабе треугольники скоростей на среднем диаметре ступени. Изобразить изменение термодинамических параметров (p, t, h, ) вдоль оси ступени и в h,s-диаграмме.

2. Определить окружное усилие Ru, удельную работу Lu, мощность Nu, развиваемую на лопатках ступени, и КПД ол.

3. Определить КПД оi и внутреннюю мощность ступени Ni.

4. Подобрать профили сопловой и рабочей решеток, выбрать бу (у) и оптимальный шаг, уточнить принятые в первом приближении коэффициенты скорости ц и ш, определив по “Атласу” все составляющие потерь в решетках. Начертить профили сопловой и рабочей решеток.

5. Проверить максимальные изгибающие напряжения в рабочей лопатке.

2. Определение размеров ступени. Расчет и построение треугольников скоростей на среднем диаметре ступени(рис.3). Изображение изменения термодинамических параметров вдоль оси ступени(рис.1) и в h-s- диаграмме(рис.2)

Теоретические параметры пара за сопловой решёткой:

Точка 1t: s1t=s0===f(P1,t1t)=6.389

h1t =f(P1,t1t)=3052

v1t =f(P1,t1t)=0.04701

Теоретическая скорость потока на выходе из сопловой решётки в абсолютном движении:

Изоэнтропийный теплоперепад в сопловой решётке:

Энтальпия полного торможения пара перед ступенью:

Энтальпия пара на входе в ступень:



Параметры полного торможения пара перед ступенью:

Точка :

=f(P1,t1t)=6.389

МПа

? С (636.65 К)

Параметры пара перед ступенью:

Точка 0:

=3078.54

s0=6.389

P0=f(h0,s0)=6.025 МПа

t0=f(h0,s0)=362.6 ? С (599.75 К)

v0=f(h0,s0)=0.04341

Параметры пара за рабочей решёткой при изоэнтропийном расширении

Точка :

Р2=5.17 МПа

=f(P2,)=3039

=6.389

t2t'=f(h2t',s2t')=340.4 ? С (613.55К)

v2t'=f(h2t',s2t')=0.04893

Определим режим течения

Изоэнтропийный теплоперепад в рабочей решётке:

Располагаемый теплоперепад:

Фиктивная скорость потока:

Степень реактивности ступени:

Ступень активная

Задаёмся ц=0.97 и б1=б1эф

Располагаемый теплоперепад:

, отсюда найдем u

Окружная скорость:

u=рdn, отсюда найдем d=d1=d2

Средний диаметр ступени:

м

Примем м1=0.97 и е=1, тогда найдем l1

Выходная площадь сопловой решётки

, отсюда

Высота сопловых лопаток:

Коэффициент расхода сопловой решётки:

Коэффициент скорости сопловой решётки:

Необходима вторая итерация:

Располагаемый теплоперепад:

, отсюда найдем u

Окружная скорость:

u=рdn, отсюда найдем d=d1=d2

Средний диаметр:

м

м1=0.977 и е=1, тогда найдем l1

Выходная площадь сопловой решётки:

м2

Высота сопловых лопаток:

Коэффициент расхода сопловой решётки:

Коэффициент скорости сопловой решётки:

Число Рейнольдса:

Определяем кинематическую вязкость н1t= f (P1, t1t)=1.036·10-6

Не учитываем влияние числа Маха и Рейнольдса

Абсолютная скорость выхода потока из сопловой решётки:

с1=ц·с1t=0.97082·236.9=229.987

Относительная скорость выхода потока из сопловой решётки:

Параметры пара за сопловой решёткой:

Точка 1:

Р1=5.44 МПа

t1=f (P1,h1) =348.3 ? C (621.45 K)

s1=f (P1,h1) = 6.391

v1=f (P1,h1)=0.04706

Потери в сопловой решётке:



Параметры торможения перед рабочей решёткой:

Точка :

s1== 6.391

=f (, )=0.04655

=f (, )=350.2 ? С (623.35 K)

=f (, )=5.517 МПа

Теоретические параметры пара за рабочей решёткой:

Точка 2t:

Р2=5.17 МПа

s2t=s1=6.391

h2t=h1-Hop=3053.613-13=3043.613

t2t= f(Р2, s2t )= 340.9 ? С (604.05 K)

v2t=f (P2,h2t)=0.04896

Найдём высоту рабочих лопаток l2=1.024·l1=1.024·156.8=160.56 мм

Теоретическая скорость выхода потока из рабочей решётки в относительном движении:



Коэффициент расхода рабочей решётки:

Коэффициент скорости рабочей решётки:

Коэффициент изоэнтропы:

k= f(P1,t1t)=1.285

- дозвуковое течение

Найдём число Рейнольдса:

Определяем кинематическую вязкость н2t= f (P2, t2t)=1.064·10-6

Не учитываем влияние на м2 и ш числа Маха и Рейнольдса

Относительная скорость выхода потока:

Выходная площадь рабочей решетки:

м2

Эффективный угол выхода потока из рабочей решётки в относительном движении:

Абсолютная скорость выхода потока из рабочей решётки:

Угол выхода потока из рабочей решетки в абсолютном движении:

Потери в рабочей решётке:

Потери с выходной скоростью:

Угол выхода потока из сопловой решётки в относительном движении:

Параметры пара за рабочей решёткой:

Точка 2:

Р2=5.17 МПа

t2=f (P2,h2) =342.6 ? C (615.75 K)

s2=f (P2,h2) = 6.399

v2=f (P2,h2)=0.04916

Параметры торможения перед рабочей решёткой:

Точка :

s2== 6.399

=f (, )=0.04704

=f (, )=350.9 ? С (624.05 K)

=f (, )=5.474 МПа

Параметры полного торможения для последующей ступени:

Точка :

s2== 6.399

=f (, )=0.04898

=f (, ) =343.5 ? С (616.65 K)

=f (, ) =5.197 МПа

3. Расчёт окружного усилия, удельной работы, мощности, развиваемой на лопатках ступени и относительный лопаточный КПД

Окружное усилие:

Удельная работа:

Удельная мощность:

МВт

Относительный лопаточный КПД:

4. Расчет относительного внутреннего КПД и внутренней мощности ступени

Относительный внутренний КПД:

потери от парциальности ( е=1)

потери от влажности

потери трения диска и лопаточного бандажа

Для ступеней паровых турбин можно принять

потери от утечек

ступенчатое уплотнение

определяется по рис.3.22 стр. 98 [1]

м

Внутренняя мощность:

МВт

5. Выбор профиля сопловой и рабочей решёток. Уточнение коэффициентов скорости ц и ш. Чертёж профилей сопловой и рабочей решёток

Сопловая решётка:

Выбираем профиль С9015А

По графику определяем

Так как z должно быть четное, округлим и получим z1=28, далее уточним

Угол установки

профильные потери

суммарные потери

концевые потери

коэффициент скорости в сопловой решётке

Рабочая решётка:

Выбираем профиль Р3525А

По графику определяем

Округлим и получим z2=78, далее уточним

Угол установки

профильные потери

суммарные потери

коэффициент скорости в рабочей решётке

Чертеж профилей сопловой и рабочей решёток представлен в приложении(рис.6)

6. Проверка максимальных изгибающих напряжений в рабочей лопатке

см2

МПа

МПа

Вывод

Ступень - активная, степень реактивности равна 0.3166. Степень парциальности равна 1, потерь от парциальности нет, также нет потерь от влажности. Относительный лопаточный КПД равен 92.17 %, а относительный внутренний КПД - 90.551%. Следует заметить, что ступень спроектирована на , угол , поэтому достигается минимальное значение потерь энергии с выходной скоростью.

паровой турбина лопатка ступень

Список использованной литературы

1. А.Г. Костюк, В.В. Фролов, А.Е. Булкин, А.Д. Трухний, «Паровые и Газовые Турбины Электростанций»- М.: Издательский дом МЭИ, 2008,558с.

Приложение

Рис.1 Изменение термодинамических параметров вдоль оси ступени



Рис.2 h-s-диаграмма

Рис.3 Треугольники скоростей

Рис.4 Потери в сопловой решётке, профиль С9015А



Рис.5 Потери в рабочей решётке, профиль Р3525А

Рис.6 Профиль сопловой и рабочей решёток

Размещено на Allbest.ru