Смекни!
smekni.com

Расчёт ЦВД турбины Т-100/120–130 (стр. 2 из 3)

Высота сопловых лопаток:

Хорда профиля сопловой решетки выбрана по условиям прочности: b1=60 мм. Тогда число сопловых каналов:


где относительный шаг `t принят близким к оптимальному: по характеристикам решетки С-90–12Б из атласа профилей `t=0,880. По `t и a1»a1э, также с помощью атласа находится угол установки профиля в решетке: aу=32°30¢.

Коэффициент скорости сопловой решетки определяется по обобщённым кривым: j=0,965. Уточнение значения коэффициента скорости при необходимости можно произвести с помощью атласа профилей по коэффициентам потерь энергии профиля С-90–12Б.

Построим треугольник скоростей на входе в рабочую решетку: откладываем вектор скорости на выходе из сопловой решётки c1=j´c1t=0,965´735=709 м/с под углом a1=12° к направлению окружной скорости u=pdn=149 м/с (приложение 3). Из этого треугольника: относительная скорость на входе в рабочую решетку первого ряда: w1=560 м/с и угол направления этой скорости b1=15°.

Проверяем правильность построения треугольника скоростей аналитическим путём:

b1=15°. Расчёт рабочей решетки первого ряда

Откладываем на hs-диаграмме потери на сопловой решетке и там же находим удельный объём за рабочей решеткой v2t= 0,0537 м3/кг.

Теоретическая относительная скорость на выходе из рабочей решетки первого ряда:


Число Маха:

так как a2»a1.

Проходная площадь горловых сечений рабочей решетки первого ряда:

Принимаем перекрышу рабочих лопаток первого ряда D=1.4 мм. Тогда высота рабочих лопаток:

Угол выхода потока:

По углу b2 и числу М2tвыбран по атласу профиль рабочей решетки первого ряда Р-23–14А. Хорда профиля принята b2=60 мм, относительный шаг `t=0,638. Число лопаток в рабочей решетке первого ряда по всей окружности рабочего колеса:


Построим треугольник скоростей на выходе из рабочей решетки первого ряда: откладываем вектор w2=y´w2t=0,931´575=535 м/с под углом b2=15°19` к направлению, противоположному окружной скорости u (приложение 3). Из этого треугольника: вектор скорости с2=390 м/с и угол направления этой скорости a2=21°.

Проверяем правильность построения треугольника скоростей аналитическим путём:

a2=21°.

Расчёт направляющей решетки

Откладываем на hs-диаграмме потери в рабочей решетке первого ряда:

и определяем удельный объём на выходе из направляющей решетки v`1t= 0,0565 м3/кг.

Теоретическая относительная скорость на выходе из направляющей решетки ряда:

Число Маха:

Проходная площадь горловых сечений каналов направляющей решетки:

Принимая перекрышу рабочих лопаток первого ряда D=3,5 мм, определяем высоту направляющих лопаток:

Угол выхода потока:

По углу a`1 и числу М`1tвыбран по атласу профиль направляющей лопатки Р-30–21А. Хорда профиля принята bн=50 мм, относительный шаг `t=0,645.

Число каналов направляющей решетки:

Учитывая растекание потока за рабочей решёткой, а также изменение расположения струи пара за рабочими лопатками при изменении отношения скоростей u/cф в переменных режимах работы, принимаем число каналов направляющей решетки увеличенным на 2 по сравнению с расчётным, т.е. zн=35. Построим треугольник скоростей на выходе из направляющей решетки: откладываем вектор с`1=yн´с`1t=0,941´422=397 м/с под углом a`1=20° к направлению окружной скорости u (приложение 3). Из этого треугольника: вектор скорости w`1=260 м/с и угол направления этой скорости b`1=31°.

Проверяем правильность построения треугольника скоростей аналитическим путём:

b`1=31°13¢.

Расчёт рабочей решетки второго ряда

Откладываем на hs-диаграмме потери на направляющей решетке:

и там же находим удельный объём за рабочей решеткой v`1t= 0,0590 м3/кг.

Теоретическая относительная скорость на выходе из рабочей решетки второго ряда:


Число Маха:

Проходная площадь горловых сечений рабочей решетки второго ряда:

Принимаем перекрышу рабочих лопаток второго ряда D=4,0 мм. Тогда высота рабочих лопаток:

Угол выхода потока:

По углу b`2 и числу М`2tвыбран по атласу профиль рабочей решетки второго ряда Р-46–29А. Хорда профиля принята b`2=60 мм, относительный шаг `t=0,529.

Число лопаток в рабочей решетке второго ряда по всей окружности рабочего колеса:


Построим треугольник скоростей на выходе из рабочей решетки второго ряда: откладываем вектор w`2=y`´w`2t=0,951´304=289 м/с под углом b`2=28°3` к направлению, противоположному окружной скорости u (приложение 3). Из этого треугольника: вектор скорости с`2=170 м/с и угол направления этой скорости a`2=50°.

Проверяем правильность построения треугольника скоростей аналитическим путём:

a`2=52.

Определение относительного лопаточного КПД

Располагаемый теплоперепад от параметров торможения первой нерегулируемой ступени:

Располагаемый теплоперепад сопловой решетки первой нерегулируемой ступени:


Энтальпия пара за сопловой решеткой:

h1I=h0-Hoc=3273,0–29,0=3244,0 кДж/кг.

По hs-диаграмме находим: p1=4,59 МПа; v1=0,0657 м3/кг.

Высота рабочей лопатки:

l2=l1+d=47+3=50 мм.

d=6 мм – перекрыша, принимая в зависимости от l1.

Корневой диаметр:

dk=d1-l2=0,844–0,050=0,794 м.

Этот диаметр принимаем постоянным для всех ступеней. В первом приближении будем считать, что во всех ступенях выбраны одинаковые теплоперепады и углы.

Средний диаметр последней ступени определяем по соотношению:

l2zd2z=l2d2v2z/v22.

v2z=0,125 м3/кг, удельный объём за последней ступенью. Определяем приближённо по предварительно построенному процессу v22=0,0657 м3/кг.

l2zd2z=0,050´0,844´0,125/0,0657=0,0803.

Высота рабочей лопатки последней ступени:


Диаметр последней ступени:

dz=dk+l2z=0,794+0,091=0,885 м.

Высота сопловой лопатки:

l1z=l2z-d=91–3=88 мм.

d=3 мм. Располагаемый теплоперепад принят одинаковым для всех ступеней, кроме первой:

H02-6=H01´k0=33,7´0,96=32,35 кДж/кг.


к0 – коэффициент, соответствующий углу выхода из сопловой решетки.

Средний теплоперепад ступеней:


где z=8-предварительное число ступеней в отсеке.


Располагаемый теплоперепад в отсеке:

H0отс=3273–3033=246 кДж/кг.

Коэффициент возврата теплоты:


kt=4,8´10-4-для турбин, работающих в области перегретого пара.