Курсовая работа (т): Турбина паровая типа К–14–3,5

α1z - угол , принимаем αz = 26° [1, cтр. 59];

 - степень реактивности последней ступени;

где  - степень реактивности у корня последней ступени, принимаем

Получаем

Принимаем

.3 Ориентировочные параметры первой нерегулируемой ступени

Основной задачей проектирования первой и последних нерегулируемых ступеней высокого давления является обеспечение достаточной высоты направляющих лопаток, при которых достигается наибольшая экономичность.

Воспользуемся уравнением неразрывности для соплового аппарата первой ступени

где G1 - расход пара через НА первой ступени;

f1 - площадь проходных сечений сопел диафрагмы первой ступени;

где d1 - средний диаметр ступени, d1 = 1,0;

l1 - высота сопловой лопатки;

e - степень парциальности впуска пара;

a1 - угол выхода из сопел диафрагмы, 1 = 110;

c1t - абсолютная теоретическая скорость истечения из сопел диафрагмы.

или

В этом выражении характеристический коэффициент  для первых ступеней целесообразно выбирать равным или меньше, так как при изменении нагрузки турбины режимный коэффициент  первых ступеней конденсатных турбин практически не изменяется. Тогда

Принимаем

Принимаем j/m1»1.

Для первой ступени принимаем 1=110, '=0,03, d1=1,0, dz=1,59.

Тогда

Т.к.  мм, то выполняем первую нерегулируемую ступень c парциальным впуском пара, .

По принятым значениям d1 и n вычисляется окружная скорость на средней окружности первой ступени

Используя коэффициент,  получаем перепад энтальпий

.4 Ориентировочные параметры промежуточных ступеней давления. Формирование проточной части нерегулируемых ступеней

Характерным для формирования проточной части является закон изменения средних диаметров нерегулируемых ступеней, при этом на 1/3 длины ротора, занятой ступенями высокого давления, они практически постоянные; на второй трети, занятой ступенями среднего давления увеличиваются примерно на ; в ступенях низкого давления диаметры увеличиваются приблизительно ещё на . Для выполнения дальнейших предварительных расчётов ступеней давления принятый закон изменения средних диаметров ступеней вдоль проточной части проектируемой турбины наносится на отдельной диаграмме, где по оси абсцисс откладываются в некотором масштабе длина ротора между крайними нерегулируемыми ступенями (рисунок 3).

Для определения числа нерегулируемых ступеней необходимо также задать закон изменения режимных параметров  и h0 вдоль проточной части проектируемой турбины. Принимаю закон изменения  от первой ступени до L/2, а далее возрастание до  последней ступени по плавной, практически прямой линии (рисунок 3).

Располагаемый перепад энтальпий промежуточных ступеней давления с учётом коэффициента использования выходной кинетической энергии можно вычислить по формуле

где К0 - коэффициент (для первой ступени К0 = 1, для промежуточных ступеней К0 = 0,92…0,96) [1, cтр. 68].

По этой формуле вычисляем тепловые перепады для точек 1 и z, а также для 12 промежуточных точек, подставляя значения d и  с графиков, представленных на рисунке 3 (кривая  и d). Полученные теплоперепады наносим на диаграмму и соединяем плавной линией, иллюстрируя закон изменения располагаемых тепловых перепадов в нерегулируемых ступенях вдоль проточной части.

3.5 Число нерегулируемых ступеней давления и распределение теплового перепада между ними

Число нерегулируемых ступеней давления и распределение теплового перепада между ними проводится графо-аналитическим методом. При этом определяется осредненный по проточной части тепловой перепад h0(ср).

Для этого, используя ранее найденные h0(i) ,определяем h0ср:

Число нерегулируемых ступеней давления z зависит главным образом от величины срабатываемого в них общего теплового перепада

где a - коэффициент возврата тепла, в первом приближении a = 0.

Величина Н'0 зависит от начальных и конечных параметров пара, hо - от типа регулирующей ступени и принятых для нее расчетных значений d и .

Полученный результат z' округляем до ближайшего целого числа z =12 ступеней.

Коэффициент возврата тепла

.

С учетом коэффициента возврата тепла уточняем изоэнтропийный теплоперепад в нерегулируемых ступенях H0сд :

Уточняем число ступеней z

Принимаем z =13 ступеней.

Для определения влияния числа ступеней на КПД турбины необходимо определить характеристический коэффициент

.

Для вычисления этого коэффициента на данной стадии проектирования базу L разделяем на (z-1) равных отрезков, получив на их границах соответственно точки 1, 2, 3, …, (z-1), z, отвечающие номерам нерегулируемых ступеней. Для каждой из ступеней в указанной точке на кривой d находим средние диаметры, а по ним и известной частоте вращения ротора вычисляем окружные скорости:

Следовательно

Полученное значение  позволяет оценить относительный эффективный КПД проектируемой турбины oe с помощью графика oe=f() [1, cтр. 71, рис. 22]; В результате получаем oe = 0,80.

Сумму предварительных тепловых перепадов, включающую и теплоперепад регулирующей ступени сравниваем с величиной  и определяем разность

Эту разность делим на число нерегулируемых ступеней:



Определяем окончательно теплоперепады

Полученные параметры занесены в таблицу 4.

Таблица 4 - Предварительные параметры нерегулируемых ступеней турбины

3.6 Детальный тепловой расчет нерегулируемых ступеней давления

Детальный тепловой расчет нерегулируемых ступеней выполняется последовательно ступень за ступенью, начиная с первой. Он состоит из трех основных этапов для каждой нерегулируемой ступени: расчет направляющих лопаток, расчет рабочих лопаток и определение потерь энергии, относительного внутреннего КПД и внутренней мощности ступени. Только после того, как определены все конструктивные и режимные параметры, установлена приемлемость их значений, построен эскиз проточной части первой ступени и найдены параметры пара за ней, можно приступить к расчету второй ступени и т.д.

.6.1 Расчет направляющих лопаток первой ступени

1) Средний диаметр направляющего аппарата

= 1,0 м.

) Тепловой перепад

1 = 61,224 кДж/кг.

) Характеристический коэффициент

) Частота вращения ротора турбины

 = 50 c-1.

) Окружная скорость на средней окружности

) Расход пара через ступень

) Давление пара перед ступенью

) Удельный объем пара перед ступенью

) Энтальпия пара перед ступенью

) Выходная кинетическая энергия пара, покидающего предыдущую ступень

) Коэффициент использования выходной кинетической энергии из предыдущей ступени

) Доля кинетической энергии, используемая в ступени

) Полные параметры пара перед ступенью

а) энтальпия

б) давление  (по i,s - диаграмме);

в) удельный объем  (по i,s - диаграмме);

г) температура  (по i,s - диаграмме).

) Полный изоэнтропийный перепад энтальпий

) Параметры пара за ступенью при изоэнтропийном расширении

а) давление  (по is - диаграмме);

б) удельный объем  (по is - диаграмме);

) Высота направляющей лопатки (предварительное значение)