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



) Сумма дополнительных относительных потерь энергии в ступени

) Сумма дополнительных потерь энергии в ступени

) Относительный внутренний КПД ступени

) Потеря энергии с выходной скоростью

) Энтальпия пара перед следующей ступенью

) Внутренний перепад энтальпий в ступени

) Внутренняя мощность ступени

Детальный расчёт остальных ступеней давления выполняется с помощью ЭВМ и результаты расчёта заносятся в таблицу 4

3.7 Треугольники скоростей нерегулируемых ступеней

Рисунок 5 - Треугольники скоростей первой ступени давления

Рисунок 6 - Треугольники скоростей второй ступени давления

Рисунок 7 - Треугольники скоростей третьей ступени давления

Рисунок 8 - Треугольники скоростей четвертой ступени давления

Рисунок 9 - Треугольники скоростей пятой ступени давления

Рисунок 10 - Треугольники скоростей шестой ступени давления

Рисунок 11 - Треугольники скоростей седьмой ступени давления

Рисунок 12 - Треугольники скоростей восьмой ступени давления

Рисунок 13 - Треугольники скоростей девятой ступени давления

Рисунок 14 - Треугольники скоростей десятой ступени давления

Рисунок 15 - Треугольники скоростей одиннадцатой ступени давления

Рисунок 16 - Треугольники скоростей двенадцатой ступени давления

Рисунок 17 - Треугольники скоростей тринадцатой ступени давления

3.8 Тепловой процесс в i,s - диаграмме промежуточной нерегулируемой ступени

Тепловой процесс строим для четвертой нерегулируемой ступени.

) Энтальпия пара перед ступенью

) Полная энтальпия пара перед ступенью

) Полный изоэнтропийный перепад энтальпий

) Перепад в направляющем аппарате

) Энтальпия пара за направляющим аппаратом при изоэнтропийном расширении

) Потеря энергии в направляющем аппарате

) Энтальпия пара за направляющим аппаратом с учётом потерь

) Энтальпия пара в относительном движении перед рабочим колесом

) Теплоперепад, срабатываемый в рабочем колесе, без учета потерь

) Энтальпия пара за рабочим колесом при изоэнтропийном расширении

) Потери энергии в рабочем колесе

 кДж/кг.

) Энтальпия пара за рабочим колесом с учетом потерь

) Сумма дополнительных потерь энергии

) Выходная кинетическая энергия потока, покидающего ступень

) Потеря энергии с выходной скоростью

) Внутренний перепад энтальпий в ступени

По результатам расчета строим тепловой процесс в i,s - диаграмме (рисунок 18).

Рисунок 18 - Тепловой процесс турбинной ступени давления

4. Расчет осевого усилия, действующего на ротор турбины

Исходные данные:

Средний диаметр на выходе рабочей решетки d2 = 1,030 м.

Длина рабочей лопатки l2 = 0,0384 м.

Осевой открытый зазор у корня d1' = 0,0015 м.

Диаметр разгрузочного отверстия dр.о.= 0,044 м.

Число разгрузочных отверстий zр.о.= 7 шт.

Диаметр окружности расположения разгрузочных отверстий Др.о.= = 0,724 м.

Диаметр диафрагменных уплотнения dу = 0,41 м.

Радиальный зазор диафрагменного уплотнения dу = 0,0005 м.

Число гребней диафрагменного уплотнения zу = 4 шт.

Радиус скругления разгрузочных отверстий rр.о.= 0,01 м.

Параметры пара:

Полное давление пара перед ступенью p*0 = 0,443 МПа;

Статическое давление пара перед ступенью po = 0,4 МПа;

Давление за направляющим аппаратом p1 = 0,343 МПа;

Удельный объем пара перед ступенью v0 = 0,510 м3/кг;

Давление за рабочим колесом p2 = 0,333 МПа.

Вычислим давление за направляющим аппаратом у корня:

Решение:

1.1)   Площадь проходного сечения диафрагменного уплотнения

1.2)   Площадь проходного сечения разгрузочных отверстий

.3)     Площадь проходного сечения корневого зазора

1.4)   Коэффициент расхода диафрагменного уплотнения

mу = 0,77.

1.5)   Окружная скорость разгрузочных отверстий

1.6)   Условная изоэнтропийная скорость пара в разгрузочных отверстиях

где в первом приближении px = p'1 = 0,336 МПа.

.7)     Характеристическое отношение разгрузочных отверстий

1.8)   Коэффициент расхода через разгрузочные отверстия

mр.о. = 0,373.

) Решаем уравнения для определения pх:

Определим y1 и у2 при нескольких значениях  и результаты заносим в таблицу 6;

Таблица 6 - таблица значений y1 и у2 при различных степенях реактивности

По результатам расчета построим графики зависимости у1 = f(x) и у2 = f(x) (рисунок 19).

Рисунок 19 - График зависимости у1 = f(x) и y2 = f(x)

При условии у1 = у2,

) Определяем px

) Уточняем условную изоэнтропийную скорость в разгрузочных отверстиях

) Определяем характеристическое отношение x

.1) Осевое усилие, действующее на полотно диска

.2) Осевое усилие, действующее на венец рабочей лопатки

6.3) Осевое усилие, действующее на диафрагменное уплотнение

.4) Осевое усилие, действующее на ротор

 H.

5. Требования к материалам

Анализ тепературно - напряженного состояния деталей и условий их эксплуатации позволяет выявить комплекс необходимых требований к материалам этих деталей.

Известно, что эксплуатационная работоспособность (надежность материалов рассмотренных наиболее ответственных деталей турбин в условиях сложного температурно-напряженного состояния определяется их статической и усталостной прочностью при обычных и высоких температурах, термической усталостью, коррозийной (жаро-) стойкостью и стабильностью этих свойств во времени. Неизменность и уровень свойств материала при длительной эксплуатации обеспечивается стабильностью структуры во всем интервале рабочих температур, высокой однородностью химического состава и строения материала по сечению (объему) деталей. Из всех возможных материалов должны применяться прежде всего материалы не только с соответствующим уровнем прочности, но и с большим коэффициентом теплопроводности и малым коэффициентом линейного расширения, чтобы обеспечить более низкие температурные напряжения, возникающие в деталях из-за неравномерного температурного поля по длине и сечению деталей. В этом отношении, например, стали перлитного класса и 12% хромистые стали предпочтительней сталей аустенитного класса (имеют существенные преимущества).

Применяемые материалы должны вместе с тем обладать малой чувствительностью к концентраторам напряжений, т.е. достаточно высокой пластичностью и вязкостью необходимыми для равномерного распределения (уравнивая) напряжений по всей площади поперечного сечения деталей. Низкая длительная пластичность свидетельствует (при прочих равных условиях) о низкой конструктивной прочности материала.

Не менее важное значение имеет и демфирующая способность материалов, т.е. декремент затухания колебаний (вибраций), обеспечиваемый самим материалом. Материалы с высоким декрементом затухания колебаний обладают большей долговечностью работы и меньшей чувствительностью к концентраторам напряжений. Наихудшей способностью гасить колебания (вибрацию) отличаются стали аустенитного класса. По этому, например, для роторов паровых турбин они применяются в исключительных случаях (для роторов газовых турбин с ограниченным ресурсом используются высоколегированные аустенитные стали).

Технологические свойства (литейные свойства, деформируемостьпри горячей пластической деформации и др.) материалов должны обеспечивать получение деталей наиболее простыми, дешевыми методами изготовления заготовок и последующей обработки, с минимальными внутренними остаточными напряжениями и с полным исключением внутренних дефектов (пороков) в деталях.

.1 Материалы цельнокованных, сварных роторов и валов сборных роторов

Материалы таких деталей должны обладать высокими показателями прочности в сочетании с достаточно высокой пластичностью и вязкостью, хорошей способностью гасить вибрацию (колебания). Требуемый уровень свойств необходимо обеспечивать по всей площади сечения валов(роторов). Химический состав материала не только должен гарантировать требуемые уровни свойств, но и соответствующую прокаливаемость валу (ротору), минимальный уровень внутренних остаточных напряжений в деталях после всех видов обработок.

Материалы роторов ступеней высокого и среднего давления должны обладать высоким сопротивлением ползучести и высокой длительной прочностью. Материалы роторов ступени низкого давления - высокой вязкостью. Для материалов рассматриваемых деталей необходимы и достаточны упругие свойства, т.к. сдаточные испытания при комнатной температуре проводятся с большими перегрузками, а допускаемые деформации роторов чрезвычайно малы.

Материалы дисков - материалы, применяемые для изготовления дисков должны обладать: высоким пределом текучести, ползучести и длительной прочности, пределом выносливости, вибрационной и термической усталости; достаточно высокой длительной пластичностью и вязкостью, позволяющей предупредить хрупкое разрушение и снизить чувствительность к концентрации напряжений; большим коэффициентом теплопроводности и малым коэффициентом линейного расширения, высоким декрементом затухания колебаний; хорошей коррозионной стойкостью.

Материалы рабочих лопаток - материалы рабочих лопаток высокотемпературных ступеней турбины, находящиеся под действием высокого давления должны характеризоваться высоким сопротивлением динамической ползучести, длительной прочности, высокотемпературной (многоцикловой) и термической усталостью; достаточно высокой пластичностью, необходимой для равномерного распределения напряжений по всей площади сечения лопаток. Материалы лопаток газовых турбин должны обладать еще и высоким сопротивлением высокотемпературной коррозии и эрозионному износу, вызванного продуктами сгорания топлива.

К материалам рабочих лопаток турбин для ступеней низкого давления предъявляют высокие требования к прочности при растяжении, сопротивлению усталости и к уровню демпфирующей способности.

Материалы для направляющих(сопловых) лопаток в условиях изменения температуры должны отличатся достаточным сопротивлением ползучести и длительной прочностью, термической усталости, стойкостью в условиях газовой коррозии, достаточной длительной пластичностью и вязкостью.