Проектування парової турбіни (стр. 10 из 16)

,

де

й - початкова й кінцева вологість процесу розширення в ступені;

- перепад ентальпії, що спрацьовується в ступені в області вологої пари (рис. 2.9).

Рисунок 2.9 – До визначення втрат від вологості

Розраховуємо внутрішній ККД ступеня з урахуванням втрат від вологості:

.

Визначаємо потужність щабля N, квт:

.

Для більшої точності на

діаграмі відкладаємо суму втрат від точки, що відповідає ізоентропійному розширенню на робочих лопатках, і знаходимо точку, що відповідає стану пари за ступенем без обліку втрати з вихідною швидкістю:

;

.

Точка початку процесу розширення в наступному ступені залежить від умов використання кінетичної енергії потоку на виході з попереднього ступеня:

,

де

- коефіцієнт використання вихідної швидкості , що залежить від конструктивних особливостей проточної частини на ділянці ступенів, що розраховують. Якщо й кінетична енергія потоку використається повністю, то початок процесу в наступному ступені перебуває в точці

;

,

і розташовуваний теплоперепад наступного ступеня

.

Якщо швидкість виходу з попереднього ступеня губиться повністю, то параметри на вході в наступний ступінь

, , . Якщо ж швидкість використається частково, то загублена енергія :

;

;

.

Після розрахунку всіх ступенів визначаємо сумарну внутрішню потужність турбіни

, :

21838.047

і відносної внутрішній ККД турбіни

,

де

-теоретична потужність турбіни, (рис. 2.10):

23643,618

0,924

Рисунок 2.10 – До визначення теоретичної потужності турбіни

Завдяки поверненню тепла ККД турбіни більше, ніж ККД окремих ступенів.

Найменування величини	Номер ступеня
	2	3	4	5	6	7
Середній діаметр соплових решіток Dср, м	873	876	880	884	890	922
Ступінь парциальності ε	0,666	0,706	0,749	0,800	0,855	0,855
Окружна швидкість U, м/с	164,47	165,03	165,792	166,546	167,67	173,705
Відношення U/Cф	0,521	0,521	0,567	0,534	0,583	0,533
Секундна витрата пари G, кг/с	21,128	20,704	20,324	19,903	19,569	19,907
Тиск на вході в ступінь	2,759	2,259	1,835	1,502	1,200	0,965
Адіабатичний перепад ступеня h0, кДж/кг	57,175	57,082	53,012	56,945	52,924	64,642
Перепад ентальпій по загальмованих параметрах h0*, кДж/кг	57,175	57,082	57,008	56,945	56,911	64,642
Реактивність на сер діаметрі лопатки ρср	0,203	0,200	0,325	0,240	0,360	0,235
Перепад у соплах hс*, кДж/кг	45,572	45,666	38,480	43,278	36,423	49,451
Коефіцієнт швидкості φ	0,945	0,947	0,949	0,951	0,953	0,955
Швидкість витікання пари із сопла C1	285,29	286,19	263,269	279,788	257,21	300,334
Втрати кінетичної енергії в соплах Δhс	4,875	4,712	3,825	4,137	3,343	4,350
Тиск пари за соплом Pc, МПа	2,354	1,920	1,593	1,271	1,037	0,782
Питомий об'єм за сопловим апаратом vc, м3/кг	0,120	0,142	0,165	0,198	0,233	0,292

Найменування величини	Номер ступеня
	8	9	10	11	12	13
Середній діаметр соплових решіток Dср, м	0,930	0,936	0,950	0,988	1,036	1,090
Ступінь парциальності ε	0,934	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000
Окружна швидкість U, м/с	175,21	176,34	178,980	186,139	195,18	205,356
Відношення U/Cф	0,578	0,548	0,592	0,561	0,628	0,652
Секундна витрата пари G, кг/с	19,103	18,824	15,888	19,103	18,957	18,825
Тиск на вході в ступінь	0,730	0,555	0,406	0,298	0,204	0,138
Адіабатичний перепад ступеня h0, кДж/кг	60,108	64,621	60,189	68,575	68,033	72,395
Перепад ентальпій по загальмованих параметрах h0*, кДж/кг	64,633	64,621	64,713	68,575	72,834	77,493
Реактивність на сер діаметрі лопатки ρср	0,350	0,275	0,380	0,310	0,450	0,490
Перепад у соплах hс*, кДж/кг	42,012	46,850	40,122	47,317	40,058	39,522
Коефіцієнт швидкості φ	0,957	0,959	0,961	0,963	0,965	0,967
Швидкість витікання пари із сопла C1	277,40	293,55	272,226	296,243	273,14	271,868
Втрати кінетичної енергії в соплах Δhс	3,535	3,763	3,068	3,437	2,755	2,565
Тиск пари за соплом Pc, МПа	0,605	0,444	0,332	0,230	0,162	0,109
Питомий об'єм за сопловим апаратом vc, м3/кг	0,359	0,460	0,582	0,777	1,060	1,515

Найменування величини	Номер ступеня
	14	15	16	17
Середній діаметр соплових решіток Dср, м	1,171	1,250	1,316	1,374
Ступінь парциальності ε	1,000	1,000	1,000	1,000
Окружна швидкість U, м/с	220,61	235,50	247,934	258,862
Відношення U/Cф	0,640	0,658	0,703	0,735
Секундна витрата пари G, кг/с	15,889	15,818	15,768	15,734
Тиск на вході в ступінь	0,089	0,052	0,029	0,016
Адіабатичний перепад ступеня h0, кДж/кг	82,978	85,951	86,949	88,020
Перепад ентальпій по загальмованих параметрах h0*, кДж/кг	82,978	85,951	86,949	88,020
Реактивність на середньому діаметрі лопатки ρср	0,470	0,500	0,562	0,600
Перепад у соплах hс*, кДж/кг	43,979	42,975	38,084	35,208
Коефіцієнт швидкості φ	0,969	0,971	0,973	0,975
Швидкість витікання пари із сопла C1	287,38	284,67	268,533	258,726
Втрати кінетичної енергії в соплах Δhс	2,684	2,456	2,029	1,738
Тиск пари за соплом Pc, МПа	0,068	0,040	0,023	0,012
Питомий об'єм за сопловим апаратом vc, м3/кг	2,317	3,746	6,226	10,883

Найменування величини	Номер ступеня
	2	3	4	5	6	7
Коеф. витрати ущільнень μу	0,75	0,75	0,75	0,75	0,75	0,75
Діаметр ущільнення dу, м	0,624	0,624	0,624	0,624	0,624	0,624
Зазор ущільнення δу, мм	0,45	0,45	0,45	0,45	0,45	0,45
Площа зазору Fу, м2	0,001	0,001	0,001	0,001	0,001	0,001
Витрата пари через діафрагменне ущільнення Gду, кг/с	0,00070	0,00059	0,0004	0,0004	0,00032	0,0003
Секундна витрата пари через сопловий апарат з обліком витрати через діафрагменне ущільнення Gс, кг/с	21,128	20,704	20,324	19,903	19,569	19,907
Коеф.витрати сопел μс	0,956	0,958	0,959	0,961	0,962	0,964
Кут виходу пари із сопел ступеня α1, град	10	10,5	11	11,5	12	12,5
Площа сопел Fc, м2	0,009	0,010	0,013	0,014	0,018	0,019
Висота соплових лопаток lc, м	0,028	0,029	0,032	0,032	0,036	0,036
Кут входу пари в робочі решітки у відносному русі β1, град	23,040	24,142	28,469	27,397	32,508	28,543
Відносна шв входу пари в роб канали W1, м/с	126,585	127,516	105,38	121,22	99,509	136,04
Перепад ентальпій на роб лопатках hл, кДж/кг	11,649	12,256	15,341	14,368	17,045	15,604
Коефіцієнт швидкості ψ	0,942	0,943	0,943	0,944	0,944	0,945

Найменування величини	Номер ступеня
	8	9	10	11	12	13
Коеф. витрати ущільнень μу	0,75	0,75	0,75	0,75	0,75	0,75
Діаметр ущільнення dу, м	0,624	0,624	0,624	0,654	0,654	0,654
Зазор ущільнення δу, мм	0,45	0,45	0,45	0,45	0,45	0,45
Площа зазору Fу, м2	0,001	0,001	0,001	0,001	0,001	0,001
Витрата пари через діафрагменне ущільнення Gду, кг/с	0,00023	0,00019	0,0001	0,0001	0,00008	0,00006
Секундна витрата пари через сопловий апарат з обліком витрати через діафрагменне ущільнення Gс, кг/с	19,103	18,824	15,888	19,103	18,957	18,825
Коеф.витрати сопел μс	0,965	0,967	0,968	0,969	0,971	0,972
Кут виходу пари із сопел ступеня α1, град	13	13,5	14	14,5	15	15,5
Площа сопел Fc, м2	0,025	0,030	0,034	0,050	0,074	0,105
Висота соплових лопаток lc, м	0,040	0,043	0,047	0,065	0,087	0,115
Кут входу пари в робочі решітки у відносному русі β1, град	33,277	32,134	37,716	36,383	45,839	52,068
Відн швидкість входу пари в роб канали W1, м/с	113,730	128,839	107,65	125,04	98,544	92,113
Перепад ентальпій на роб лопатках hл, кДж/кг	18,593	18,121	20,372	21,319	28,100	32,993
Коефіцієнт швидкості ψ	0,945	0,946	0,946	0,947	0,947	0,948

Найменування величини	Номер ступеня
	14	15	16	17
Коеф. витрати ущільнень μу	0,75	0,75	0,75	0,75
Діаметр ущільнення dу, м	0,696	0,696	0,696	0,696
Зазор ущільнення δу, мм	0,45	0,45	0,45	0,45
Площа зазору Fу, м2	0,001	0,001	0,001	0,001
Витрата пари через діафрагменне ущільнення Gду, кг/с	0,00004	0,00003	0,00001	0,00001
Секундна витрата пари через сопловий апарат з обліком витрати через діафрагменне ущільнення Gс, кг/с	15,889	15,818	15,768	15,734
Коеф.витрати сопел μс	0,974	0,975	0,977	0,978
Кут виходу пари із сопел ступеня α1, град	16	16,5	17	17,5
Площа сопел Fc, м2	0,128	0,208	0,366	0,662
Висота соплових лопаток lc, м	0,126	0,187	0,303	0,510
Кут входу пари в робочі решітки у відносному русі β1, град	54,919	65,147	83,558	98,847
Відносна швидкість входу пари в робочі канали W1, м/с	96,797	89,103	79,010	78,737
Перепад ентальпій на робочих лопатках hл, кДж/кг	39,693	44,136	49,942	54,045
Коефіцієнт швидкості ψ	0,948	0,949	0,949	0,950

Найменування величини	Номер ступеня
	2	3	4	5	6	7
Відносна швидкість виходу пари з каналів робочих решіток W2, м/с	186,797	190,31	192,769	196,625	197,99	210,59
Втрати енергії на робочих лопатках Δhл, кДж/кг	2,215	2,277	2,314	2,384	2,395	2,683
Тиск за робочими лопатками Рл, МПа	2,259	1,835	1,502	1,200	0,965	0,730
Питомий об'єм за робочими лопатками vл, м3/кг	0,124	0,147	0,173	0,207	0,247	0,309
Витрата через робочі лопатки Gл, кг/с	20,705	20,325	19,904	19,570	19,211	19,640
Осьова складова швидкості виходу з робочих лопаток в абсолютному русі С2z, м/с	45,380	48,143	47,198	52,505	51,276	62,610
Кут виходу потоку з робочого колеса у відносному русі β2, град	14,060	14,653	14,172	15,488	15,009	17,296
Кут виходу із ступеняв абсолютному русі α2, град	69,766	68,376	65,903	66,400	65,318	66,389
Швидкість виходу із ступеняв абсолютному русі C2, м/с	48,365	51,787	51,703	57,298	56,431	68,330
Втрати з вихідною швидкістю Δhвс, кДж/кг	1,170	1,341	1,337	1,642	1,592	2,335
ККД на окружності робочого колеса ηu	0,856	0,854	0,869	0,857	0,871	0,855
Втрати на тертя Δhт, кДж/кг	1,378	1,163	1,193	0,903	0,920	0,856
Найменування величини	Номер ступеня
	8	9	10	11	12	13
Відносна швидкість виходу пари з каналів робочих решіток W2, м/с	211,565	217,346	216,412	228,484	243,123	258,566
Втрати енергії на робочих лопатках Δhл, кДж/кг	2,681	2,801	2,750	3,034	3,401	3,807
Тиск за робочими лопатками Рл, МПа	0,555	0,406	0,298	0,204	0,138	0,089
Питомий об'єм за роб лопатками vл, м3/кг	0,385	0,494	0,633	0,864	1,227	1,815
Витрата через робочі лопатки Gл, кг/с	18,825	18,610	15,694	18,957	18,825	18,722
Осьова складова швидкості виходу з роб лопаток в абсолютному русі С2z, м/с	61,330	68,048	66,587	78,164	78,581	84,343
Кут виходу потоку з робочого колеса у відносному русі β2, град	16,851	18,245	17,920	20,005	18,857	19,038
Кут виходу із ступеняв абсолютному русі α2, град	66,029	66,155	67,977	69,929	66,058	65,147
Швидкість виходу із ступеняв абсолютному русі C2, м/с	67,119	74,398	71,828	83,218	85,978	92,951
Втрати з вихідною швидкістю Δhвс, кДж/кг	2,252	2,768	2,580	3,463	3,696	4,320
ККД на окружності робочого колеса ηu	0,869	0,856	0,870	0,855	0,865	0,862
Втрати на тертя Δhт, кДж/кг	0,826	0,595	0,559	0,466	0,516	0,473
Найменування величини	Номер ступеня
	14	15	16	17
Відносна швидкість виходу пари з каналів робочих решіток W2, м/с	282,427	294,20	309,156	320,995
Втрати енергії на робочих лопатках Δhл, кДж/кг	4,495	4,827	5,274	5,626
Тиск за робочими лопатками Рл, МПа	0,052	0,029	0,016	0,008
Питомий об'єм за робочими лопатками vл, м3/кг	2,916	4,916	8,635	15,881
Витрата через робочі лопатки Gл, кг/с	15,818	15,768	15,734	15,711
Осьова складова швидкості виходу з робочих лопаток в абсолютному русі С2z, м/с	96,941	103,53	106,897	112,047
Кут виходу потоку з робочого колеса у відносному русі β2, град	20,075	20,605	20,229	20,430
Кут виходу із ступеняв абсолютному русі α2, град	65,269	68,932	68,480	69,478
Швидкість виходу із ступеняв абсолютному русі C2, м/с	106,730	110,95	114,908	119,640
Втрати з вихідною швидкістю Δhвс, кДж/кг	5,696	6,155	6,602	7,157
ККД на окружності робочого колеса ηu	0,845	0,844	0,840	0,835
Втрати на тертя Δhт, кДж/кг	0,464	0,360	0,283	0,197
Найменування величини	Номер ступеня
	2	3	4	5	6	7
Втрати на вентиляцію Δhвент, кДж/кг	1,8033	1,4143	1,3092	0,8389	0,6581	0,5920
Втрати від витоку в переферійне ущільнення обандаженого ступеня Δhпз, кДж/кг	0,999	0,910	1,047	0,831	0,924	0,749
Втрати від витоку необандаженого ступеня Δhпз, кДж/кг	-	-	-	-	-	-
Втрати на протечку в диафрагменне ущільнення Δhду, кДж/кг	0,002	0,001	0,001	0,001	0,001	0,001
Відносний внутрішній ККД ступеня ηoi	0,835	0,836	0,848	0,840	0,854	0,842
Втрати від наявності вологи Δhвл, кДж/кг	-	-	-	-	-
Відносний внутрішній ККД із урахуванням втрат від вологості ηoiвл	0,835	0,836	0,848	0,840	0,854	0,842
Потужність ступеня Ni, кВт	1009,134	987,903	982,870	952,591	950,572	1083,933

Найменування величини
	8	9	10	11	12	13
Втрати на вентиляцію Δhвент, кДж/кг	0,2792	0,0000	0,0000	0,0000	0,0000	0,0000	0,0000
Втрати від витоку в переферійне ущільнення обандаженого ступеня Δhпз, кДж/кг	0,831	0,636	0,697	0,451	0,442	-
Втрати від витоку необандаженого ступеня Δhпз, кДж/кг	-	-	0,824
Втрати на протечку в диафрагменне ущільнення Δhду, кДж/кг	0,001	0,001	0,000	0,000	0,000	0,000
Відносний внутрішній ККД ступеня ηoi	0,855	0,845	0,870	0,855	0,864	0,851
Втрати від наявності вологи Δhвл, кДж/кг	2,817	3,025	3,169
Відносний внутрішній ККД із урахуванням втрат від вологості ηoiвл	0,855	0,845	0,870	0,814	0,823	0,810
Потужність ступеня Ni, кВт	1055,922	1028,220	894,191	1065,964	1136,095	1181,893

Найменування величини
	14	15	16	17
Втрати на вентиляцію Δhвент, кДж/кг	0,0000	0,0000	0,0000	0,0000
Втрати від витоку в переферійне ущільнення обандаженого ступеня Δhпз, кДж/кг	-	-	-	-
Втрати від витоку необандаженого ступеня Δhпз, кДж/кг	0,702	0,510	0,355	0,240
Втрати на протечку в диафрагменне ущільнення Δhду, кДж/кг	0,000	0,000	0,000	0,000
Відносний внутрішній ККД ступеня ηoi	0,836	0,837	0,836	0,832
Втрати від наявності вологи Δhвл, кДж/кг	3,333	3,459	3,492	3,519
Відносний внутрішній ККД із урахуванням втрат від вологості ηoiвл	0,796	0,797	0,796	0,792
Потужність ступеня Ni, кВт	1049,26	1083,84	1090,84	1097,10

2. РОЗРАХУНОК НА МІЦНІСТЬ РОБОЧИХ ЛОПАПОК