Распределение теплоперепада между реактивными ступенями турбины
1. Определив диаметры первой и последней ступеней реактивной части турбины, выбрав высоту направляющих лопаток первой ступени, находят высоту рабочих лопаток последней ступени
где отношение dz/lz выбирают из приведенных выше соображений.
2. Зная d1, dz, l1 и lz, определяют диаметры барабана в районе первых направляющих лопаток d’б = d1 — l1 и в районе последних рабочих лопаток
dza = dz — lt
3.Определив d’б и dzб, намечают принципиальную схему конструкции проточной части турбины, руководствуясь типовыми схемами,
приведенными на рис. 26. Для маломощных турбин при dz < 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 хср = uср/с1, как было рассмотрено ранее, и определяют среднюю окружную скорость
где dср=d1+dz/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 lz.
Таблица 4
Номер ступени
| Номер ряда лопаток
| Диаметр барабана
dб,мм
| Высота лопатки
l, мм
| Отношение
dб/l
| Диаметр средней окружности
d, мм
| Окружная скорость середин лопаток
u, м/с
|
|
| d’б1
| l1
| d’б1/ l1
| d1
| u1
|
| d”б1
| l’1
| d”б1/ l’1
|
|
| d’б2
| l2
| d’б2/ l2
| d2
| u2
|
| d”б2
| l’2
| d”б2/ l’2
|
|
| d’б3
| l3
| d’б3/ l3
| d3
| u3
|
| d”б3
| l’3
| d”б3/ l’3
| z-1
|
| d’бz-1
| lz-1
| d’бz-1/ lz-1
| dz-1
| uz-1
|
| d”бz-1
| l’z-1
| d”бz-1/ l’z-1
| z
|
| d’бz
| lz
| d’бz/ lz
| dz
| uz
|
| d”бz
| l’z
| d”бz/ l’z
| 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:
Мv — 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;
Mh — 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=dср/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 hв 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 = hoi — 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 ах 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 xlt 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 hвпp — 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;
Ht — полезно используемый теплоперепад внутри, турбины.
3. После этого рассчитывают действительный расход пара в турбине
или
Если окажется, что GД ≠ G (см. разд. 4—2), то производятперерасчет высоты направляющих и рабочих лопаток, используя формулу
где lд — 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: 653 | Нарушение авторских прав
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 |
|