Распределение теплоперепада между реактивными ступенями турбины

3.Определив d^’_б и d^z_б, намечают принципиальную схему конструк­ции проточной части турбины, руководствуясь типовыми схемами,

приведенными на рис. 26. Для маломощных турбин при d_z < 1,5d₁ и турбин, работающих с противодавлением, берут обычно конструк­ции б или a, но с одним уступом барабана, т. е. с одинаковым диамет­ром для всей проточной части турбины.

4. Определяют число ступеней (ориентировочно) в проточной час­ти турбины. Для этого выбирают среднее значение характеристики ступени х_ср = u_ср/с₁, как было рассмотрено ранее, и определяют среднюю окружную скорость

где d_ср=d₁+d_z/2 – средний диаметр ступеней.

Затем рассчитывают средний изоэнтропийный теплоперепад, приходящийся на одну ступень, используя формулы:

в единицах СИ

в единицах системы МКГСС

После этого находят число ступеней

Рис.26. Эскиз проточной части реактивной турбины.

5. Составляют и вычерчивают в масштабе эскиз проточной части турбины (рис.26) с указанием как радиальных, так и осевых размеров. При определении радиальных размеров рабочих и направляющих лопаток ч. в.д. высоту лопаток каждого последующего ряда рекомендуется брать на 1-1,5 мм больше по сравнению с высотой предшествующего ряда лопаток. Увеличивая, таким образом, высоту лопаток, приращения необходимо выбирать такими, чтобы последняя рабочая лопатка имела высоту l_z.

Таблица 4

При выборе радиальных зазоров в проточной части нужно руко­водствоваться кривыми для радиальных зазоров в реактивных лопатках (рис. 27), а при определении ее осевых размеров — пользоваться графиком зависимости осевой длины реактивной ступени 2В₁ от длины лопатки L (l) (рис. 28).

6. По эскизу рис. 26 составляют табл. 4, куда заносят основные

размеры проточной части, отношения — и окружные скорости середин лопаток.

7. Расчет первой ступени. При распределении теплоперепада между ступенями реактивной турбины пользуются графоаналитическим методом. Чтобы определить теплоперепад, приходящийся на направляющие лопатки первой ступени, используют уравнение

где x’₁ — характеристика, выбранная при определении d₁;

a1=18÷20° угол направляющих лопаток;

(в единицах СИ)

или

(в единицах системы МКГСС).

Значения d’_б1 и d’_б1/t берут из табл. 4, а входящие в А величины определяют так:

М_v — масштаб по оси ординат, выбранный для v = 1 м³/кг на графике зависимости v = f (μH”₀) (рис. 24);

φ = ψ— скоростные коэффициенты на направляющих и рабочих

лопатках (берут в пределах 0,94—0,97);

τ= 0,87— коэффициент сужения;

M_h — масштаб по оси абсцисс, выбранный для h = 1 кДж/кг (ккал/кг)

на рис. 24;

G — секундный расход пара, кг/с;

п — число оборотов ротора турбины, об/мин.

Определив tgγ’_i, из точки 0 под углом γ₁ к оси μH”₀ проводят луч до пересечения с кривой v == f(μH”₀) в точке В₁. (рис. 29). Опустив перпендикуляр на ось μH”₀ получают точку В₁. Отре­зок ОВ₁ = h’_oi — изоэнтропийный теплоперепад, при­ходящийся на направля­ющие лопатки первой сту­пени.

Продлив перпендику­ляр вверх до пересечения с кривой р = f (μH”₀) в точке С₁, находят давление за направляющими лопат­ками первой ступени. Скорость пара на выхо­де из направляющих лопа­ток рассчитывают по формулам: в единицах СИ

в единицах системы МКГСС

Относительную скорость пара на входе рабочих лопаток w₁ и вход­ной угол определяют из входного треугольника скоростей (рис. 30, а). В выходном β₁ треугольнике скоростей w₂ = с₁, с₂ = w₁, β₁=а₁ , а₂= β₁

Энергию пара на входе рабочих лопаток рассчитывают по формулам:

в единицах СИ

в единицах системы МКГСС

Рис. 27. Кривые для определения радиальных зазоров в реактивных ступенях (λ=d_ср/l)

Рис. 28. Зависимость осевой длины реактивной сту­пени от длины лопатки

Рис. 29. Вспомогательный график для теплового расчета реактивной турбины

Рис. 30. Треугольники скоростей для реактивных ступеней турбины.

Величину h'_w1 откладывают влево от точки В₁ и получают точку В (рис. 29).

Для определения теплоперепада, перерабатываемого на рабочих лопатках первой ступени, используют соотношение

где все величины, кроме x’₂, известны. Поэтому, задавшись величиной х’₂ и определив tg γ’₂, из точки В под углом у’₂ к оси μH”₀ проводят луч

до пересечения с кривой v = f(μH”₀) в точке B’₂ (рис.29). Опустив перпендику­ляр на ось μH”₀, получают точ­ку В₂. Отрезок В₁В₂= h’₀₂ -

теплоперепад, перерабатывае­мый на рабочих лопатках пер­вой ступени. Продлив перпен­дикуляр вверх до пересечения c кривой p=f(μH”₀) в точке С₂, находят давление пара за рабочими лопатками первой ступени.

Скорость пара на выходе из рабочих лопаток рассчитывают по формулам:

в единицах СИ

в единицах системы МКГСС

Зная w₂ определяют х’₂=u/w₂. Если полученное значение x’₂ не

совпадает с заданным, то задаются новым значением x’₂ и делают перерасчет до тех пор, пока не добьются совпадения.

Для проверки правильности определения γ’₂используют соотно­шение

где v₂ -удельный объем пара за рабочими лопатками первой ступе­ни, взятый в точке В. (рис. 29).

Отрезок ВВ₂ = h’₀₂+h’_w1, является суммой изоэнтропийного теп­лоперепада, перерабатываемого на рабочих лопатках первой ступени, и энергии пара на их входе.

Абсолютную скорость пара на выходе из рабочих лопаток с₂ опре­деляют из выходного треугольника скоростей (рис. 30, а), а энергию — по формулам:

в единицах СИ

единицах системы МКГСС

Значение h_в откладывают от точки В₂ влево и получают точку В'. Параллельно с распределением теплоперепадов проверяют пра­вильность выбора высоты лопаток:

направляющих — по формуле

рабочих — по формуле

8. Расчет второй ступени. Для определения теплоперепада, при­ходящегося на направляющие лопатки второй ступени, используют соотношение

где все величины, кроме x”_i, известны, а а”₁. = а₁. Поэтому, задавшись величиной х”₁ и определив tgγ”₁, из точки B'^’ под углом γ”₁к оси (μH”₀) проводят луч до пересечения с кривой v = f (μH”₀) в точке В₃ (рис. 29). Опустив перпендикуляр на ось μH”₀, получают точку В₃.

Отрезок В₂В₃ = h_oi — изоэнтропийный теплоперепад, приходящий­ся на направляющие лопатки второй ступени.

Продлив перпендикуляр вверх до пересечения с кривой р = f (μH”₀) в точке С₃, находят давление пара за направляющими ло­патками второй ступени.

Скорость пара на выходе из направляющих лопаток рассчитывают

по формулам:

в единицах СИ

в единицах системы МКГСС

Зная с”₁ определяют х”₁ = u/c”₁. Если полученное значение не совпадает с заданным, то задаются новым значением х”₁ и делают перераcчет до тех пор, пока не добьются совпадения.

По известным значениям с”₁ и a”₁ строят входной треугольник скоростей (рис. 30, б). Энергию пара на входе рабочих лопаток рассчитывают по формулам:

в единицах СИ

вединицах системы МКГСС

Величину h”_Wi откладывают влево от точки В₃ и получают точку

В₁ (рис. 29).

Для определения теплоперепада, перерабатываемого на рабочих лопатках второй ступени, используют соотношение

где все величины, кроме х”₂ известны. Поэтому, задавшись величиной х”₂ и определив tg γ” ₂, из точки В”₃ под углом γ” ₂ к оси μH”₀проводят луч до пересечения с кривой v = f (μH”₀) в точке 54 (рис. 29). Опустив перпендикуляр на ось μH”₀, получают точку В₄. Отрезок B₂B₃=h^"₀₁- изоэнтропийный теплоперепад, перерабатываемый на рабочих лопатках второй ступени.

Продлив перпендикуляр вверх до пересечения с кривой р = f (μH”₀) в точке С₄, находят давление пара за рабочими лопаткам второй ступени.

Скорость пара на выходе из рабочих лопаток рассчитывают по формулам:

в единицах СИ

в единицах системы МКГСС

Зная w”₂, определяют х”₂ =u2/w”₂ .Если полученное значение х”₂ не

совпадает с заданным, то задаются новым значением и делают перерасчет до тех пор, пока не добьются совпадения.

Абсолютную скорость пара на выходе из рабочих лопаток с₂ определяют из выходного треугольника скоростей (рис. 30, б), а энер­гию — по формулам:

в единицах СИ

в единицах системы МКГСС

Значение h”_B откладывают от точки B₄ влево и получают точку В".

Проверку правильности выбора высоты направляющих и рабочих лопаток второй ступени проводят по формулам, аналогичным форму­лам, применяемым для проверки высоты лопаток первой ступени.

Аналогично рассчитывают все остальные ступени турбины, изменяя в них лишь значения а_х и β₂.

В результате распределения теплоперепада может оказаться, что Σh0i не равно μH”₀; в этом случае в последних (одной или в нескольких) ступенях изменяют значения x_lt x₂ иделают перерасчет теплоперепадов с тем, чтобы Σh0i = μH”₀;

Распределив теплоперепад между ступенями реактивной части, выполняют детальный тепловой расчет турбины.

4 — 4. Детальный тепловой расчет реактивной части турбины

1. Сначала рассчитывают внутренний относительный к. п. д. ступени, для чего определяют:

а) потери на направляющих лопатках

где h_в^пp — потеря энергии на выходе предыдущей ступени;

б) потери на рабочих лопатках

в) потери с выходной скоростью

или

г) потерю энергии за счет утечек пара через радиальные зазоры

д) полезно используемый теплоперепад без учета потери от влаж­ности

е) потерю энергии за счет влажности пара

ж) полезно используемый теплоперепад с учетом всех потерь

Внутренний относительный к. п. д. ступени находят так:

где h₀ = h₀₁ + h₀₂.

2. Затем рассчитывают внутренний относительный к. п. д. турбины

где H₀ — теплоперепад, приходящийся на всю турбину;

H_t — полезно используемый теплоперепад внутри, турбины.

3. После этого рассчитывают действительный расход пара в турбине

или

Если окажется, что G_Д ≠ G (см. разд. 4—2), то производятпере­расчет высоты направляющих и рабочих лопаток, используя формулу

где l_д — действительная высота лопатки;

l — расчетная высота лопатки.

Выбор профилей направляющих и рабочих лопаток, определение шага решеток и количества лопаток осуществляют так же, как и для активной турбины.

Часть вторая

Дата добавления: 2016-03-26 | Просмотры: 597 | Нарушение авторских прав