Материал: типарь
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МЭИ»
Типовой расчет Расчет одновенечной регулирующей ступени мощной паровой турбины
Студент:
Группа:
Проверил: Алексеев Р.А.
Москва, 2021
Задание на типовой расчет
«Расчет одновенечной регулирующей ступени мощной паровой турбины»
Группа
Студент вариант № 10
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ К РАСЧЕТУ
Рассчитать одновенечную осевую турбинную ступень, которая используется в качестве регулирующей ступени (первая по ходу пара) при сопловом парораспределении (e ≠ 1). Число групп сопел – четыре. Ступень выполнена без кожуха.
Давление пара перед ступенью |
P0 = (300–2,5∙№) бар. |
Температура пара перед ступенью |
t0 = (610–2∙№) °С. |
Средний диаметр ступени |
dср = (1,2–0,005∙№) м. |
Расход пара через ступень |
G0 = (600–2,5∙№) кг/с. |
Скорость пара на входе в сопловую решетку |
c0 = (80–2∙№) м/с. |
Степень реактивности в корневом сечении |
ρк = (0,05+0,005∙№). |
Располагаемый теплоперепад |
H0 = (120–2∙№) кДж/кг. |
Хорда соплового профиля |
b1 = (50+2∙№) мм. |
Частота вращения: |
у четных номеров – 50 Гц; у нечетных номеров – 60 Гц. |
Содержание типового расчета и сроки его выполнения
№ п/п |
Содержание |
Срок выполнения |
1 |
Выдача задания |
5 уч. неделя |
2 |
Тепловой расчет регулирующей ступени. Построение треугольников скоростей (масштаб 1:5). Построение процесса расширения пара в h-s диаграмме. |
9 уч. неделя |
3 |
Эскиз профилей сопловой и рабочей лопаток (масштаб 2:1). |
10 уч. неделя |
4 |
Эскиз продольного разреза ступени с указанием рассчитанных и заданных размеров (масштаб 1:5). |
11 уч. неделя |
5 |
Оформление и защита типового расчета. |
14 уч. неделя |
Рекомендуемая литература
Паровые турбины и газотурбинные установки для электростанций / А.Г. Костюк, А.Е. Булкин, А.Д. Трухний. М.: Издательский дом МЭИ, 2018.
Атлас конструкций деталей турбин: учебное пособие в двух частях / А. Д. Трухний, Б. Н. Крупенников, А. Н. Троицкий. М.: Издательский дом МЭИ, 2007.
Расчет одновенечной регулирующей ступени мощной паровой турбины
Определим исходные данные
Расчет процесса расширения в сопловой решетке
Определим параметры пара в точке 0 (WSP)
Давление, p, бар |
Температура, t, °C |
Энтальпия, h, кДж/кг |
Энтропия, s, кДж/(кг∙К) |
Удельный объем, υ, м3/кг |
275,0 |
590,0 |
3439,5 |
6,2633 |
0,012414 |
Вычислим энтальпию торможения перед сопловой решеткой
Определим параметры пара в точке 0' (WSP)
Давление, p, бар |
Температура, t, °C |
Энтальпия, h, кДж/кг |
Энтропия, s, кДж/(кг∙К) |
Удельный объем, υ, м3/кг |
276,5 |
591,0 |
3441,3 |
6,2633 |
0,012364 |
Располагаемый теплоперепад ступени от параметров торможения
Рассчитаем энтальпию пара в точке 2't
Определим параметры пара в точке 2't (WSP)
Давление, p, бар |
Температура, t, °C |
Энтальпия, h, кДж/кг |
Энтропия, s, кДж/(кг∙К) |
Удельный объем, υ, м3/кг |
203,1 |
532,3 |
3339,5 |
6,2633 |
0,015682 |
Найдем фиктивную скорость
Определим отношение скоростей
Примем степень реактивности по высоте из-за небольшой высоты сопловой решетки и постоянства профиля про высоте постоянной
Вычислим располагаемый теплоперепад от параметров торможения в сопловой решетке
Найдем энтальпию в конце изоэнтропного расширения пара в сопловой решетке
Определим параметры пара в точке 1t (WSP)
Давление, p, бар |
Температура, t, °C |
Энтальпия, h, кДж/кг |
Энтропия, s, кДж/(кг∙К) |
Удельный объем, υ, м3/кг |
209,6 |
538,2 |
3349,7 |
6,2633 |
0,015301 |
Отношение давлений в сопловой решетке
Для перегретого пара εкр = 0,546, и, так как ε > εкр, расширение пара носит дозвуковой характер в косом срезе соплового канала, что не приводит к отклонению угла выхода потока и α1 ≈ α1эф.
Найдем теоретическую скорость выхода из сопловой решетки
Показатель изоэнтропы для перегретого пара
Найдем число Маха
В первом приближении с последующим уточнением примем коэффициент расхода для сопловой решетки
Из уравнения неразрывности определим выходную площадь горловых сечений сопловой решетки
Примем угол выхода потока из сопловой решетки
Выбираем профиль для сопловой решетки и его характеристики
Тип профиля: С-90-12А
Эффективный угол выхода потока
Оптимальный относительный шаг
Определим угол установки профиля
Определим координаты (табл. 1) и геометрические характеристики соплового профиля С-90-12А с хордой
Шаг сопловой решетки
Радиус входной кромки профиля
Радиус выходной кромки профиля
Таблица 1 – Координаты соплового профиля
Координата |
Номер |
|||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
x, мм |
0,00 |
2,24 |
8,96 |
13,44 |
17,92 |
22,40 |
26,88 |
31,36 |
yсп, мм |
4,144 |
14,703 |
17,555 |
18,773 |
18,938 |
18,463 |
17,516 |
16,237 |
yвог, мм |
4,144 |
0,015 |
2,214 |
4,599 |
6,509 |
7,729 |
8,314 |
8,465 |
Координата |
Номер |
||||||||
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
|
x, мм |
35,84 |
40,32 |
44,80 |
49,28 |
53,76 |
58,24 |
62,72 |
67,20 |
70,00 |
yсп, мм |
14,765 |
13,199 |
11,556 |
9,845 |
8,073 |
6,224 |
4,231 |
2,024 |
0,347 |
yвог, мм |
8,351 |
8,000 |
7,408 |
6,569 |
5,485 |
4,174 |
2,656 |
0,948 |
0,347 |
Степень парциальности сопловой решетки:
параметр
оценим оптимальную степень парциальности сопловой решетки для одновенечной регулирующей ступени
Рассчитаем высоту сопловых лопаток
Вычислим корневой диаметр сопловой решетки
Определим число сопловых лопаток в кольцевой решетке с учетом того, что в регулирующей ступени установлено 4 сопловые коробки (число лопаток должно быть кратно 4)
Определим коэффициент скорости для сопловой решетки
