Расширение Пунгинской ПХГ подземного хранилища газа (стр. 6 из 8)
КПД турбины без учета потерь на трение дисков:
Этот КПД определен с учетом полного использования выходной скорости всех ступеней, за исключением последней.
Оценивая потери на трение дисков с помощью тр~0,99, получаем внутренний КПД турбины
hÒ = huÒ * hòð;
hТ =0,899 *0,99=0,890
а общую мощность турбины:
= 82,83*283,3*0,890=23231 кВт.При вычете мощности, потребляемой компрессором, расположенном на этом же валу, с учетом механических потерь, получаем полезную (эффективную) мощность:
=83,72*177,9*0,86=12809 кВт;Ne = (NT- NK) *мех;
Ne = (23231 - 12809) *0,96 = 10010 кВт.
4. Расчет на прочность диска ТВД
Разрушение дисков является одной из наиболее тяжелых аварий, поскольку оно, как правило, влечет за собой полное разрушение турбины, а также наносит серьезный урон соседнему оборудованию.
Диски роторов являются одними из самых напряженных элементов турбомашин. Основные напряжения в дисках возникают вследствие центробежных сил инерции, обусловленных вращением ротора (динамические напряжения), и неравномерного распределения температуры по объему диска (температурные напряжения). Прочностные расчеты дисков турбомашин обязательны при их проектировании, так как они позволяют достичь необходимого запаса прочности и тем самым обеспечить достаточную надежность и долговечность эксплуатации турбомашин.
Динамические силы и напряжения, связанные с колебаниями и определяющие длительную усталостную прочность деталей в рамках данного дипломного проекта не рассматриваются. Расчет произведен для рабочего колеса ступени турбины высокого давления.
Основными величинами, влияющими на прочность диска, являются температура, воздействующая на него при работе и напряжения от действия центробежных сил.
В расчете используются следующие величины:
N - число разбиений диска на участки;
- плотность материала диска, 
;n - частота вращения диска,
; 
- радиусы участков диска, м; 
- ширины участков дисков, м; 
- значения температур участков диска, 
; 
- значения коэффициентов линейного расширения, 
; 
- значения модуля упругости материала диска по участкам, МПа; 
- значение динамических радиальных напряжений, МПа; 
- значение динамических тангенциальных напряжений, МПа; 
- значение температурных радиальных напряжений, МПа; 
- значение температурных тангенциальных напряжений, МПа.Свойства материала: предел текучести
, модуль упругости 
, коэффициент Пуассона 
и коэффициент линейного расширения 
- принимаем в соответствии с температурой диска.Таблица 4.1. Параметры, необходимые для расчёта диска ТВД
| Материалдиска |  МПа |  МПа | r0 | r1 | rа | rоб | у0 | у1 | уа | уоб | t0,0С | Dt,0С |
| 20Х12ВНМФШ | 10 | 220 | 00 | 150 | 450 | 520 | 190 | 100 | 55 | 65 | 400 | 36 |
Таблица 4.2. Характеристики материала диска
| Характеристикаматериала | Температура 0С | ||||||
| 20 | 100 | 2300 | 300 | 400 | 500 | 600 | |
| Модуль упругости, МПа | 2,14 | 2,12 | 2,09 | 2,03 | 1,95 | 1,87 | 1,71 |
| Коэффициент линейного расширения, t.10-6, 1/ 0C | 10,4 | - | 10,5 | 10,7 | 11,0 | 11,4 | 12,0 |
| Коэффициент Пуассона, | 0,3, | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,3 |
| Плотность, , кг/м3 | 7850 | 7850 | 7850 | 7850 | 7850 | 7850 | 7850 |
| Предел текучести, 0.2, МПа | 559 | 545 | 527 | 509 | 491 | 456 | 368 |
Для расчета разобьем диск на 10 частей. На каждом участке реальный профиль заменяется профилем постоянной ширины. Температурный режим диска задается исходя из условий эксплуатации. Распределение температуры диска по радиусу задано в виде функции
Распределение температуры диска по радиусу отображено в табл.4.1
Таблица 4.3. Распределение температуры по радиусу диска
| № участка | Внутренний радиус участка,rср, м | Температура участка,t, 0C |
| 1 | 0,025 | 400 |
| 2 | 0,045 | 400 |
| 3 | 0,110 | 400 |
| 4 | 0,150 | 400 |
| 5 | 0,250 | 401 |
| 6 | 0,350 | 406 |
| 7 | 0,410 | 415 |
| 8 | 0,450 | 427 |
| 9 | 0,485 | 436 |
| 10 | 0,520 | 436 |
Расчет напряжений производится с применением ЭВМ (программа DISK22), исходные данные и результаты этого расчета приведены в прил.1.
- суммарные тангенциальные напряжения в точке диска, 
- суммарные радиальные напряжения в точке диска.Изменение температуры по радиусу диска отображено на рис.4.1
Эпюры распределения напряжений отображены на рис.4.2
= 
= 
= 254,1 МПа.Запас прочности определяет коэффициент запаса прочности (
). Для выбранного материала диска (сплав 20Х12ВНМФШ) при t = 436 °С предел текучести 
=478 МПа.Коэффициент запаса прочности: kзап =
/max =1,88.Так как значение коэффициента запаса прочности вошло в необходимый диапазон (1,5 < kзап < 2,0), можно считать, что диск выдержит оказываемую на него нагрузку.
5. Спецтема: Расширение Пунгинского ПХГ (подземного хранилища газа)
"В условиях, когда потребление газа неравномерно в течение года, надежность поставок газа по разным направлениям призваны обеспечить подземные хранилища газа (ПХГ). Начавшийся процесс формирования газового рынка в России требует повышения гибкости поставок газа и увеличения активной емкости ПХГ. Поэтому сегодня "Газпром" работает над повышением суточной производительности ПХГ. Такие характеристики ПХГ позволят обеспечить еще большую надежность поставок российского газа внутренним и зарубежным потребителям" (член правления "Газпрома" Богдан Будзуляк).
Мировое потребление газа растёт и, по прогнозам XXII Мирового газового конгресса в Токио, к 2018 году может увеличиться вдвое. При этом повышаются требования к снижению удельных затрат на его транспортировку, к увеличению надёжности газопотребления.