Тепловой расчёт турбины ПТ-25-9011 (стр. 2 из 5)
Noj = 0.83-0.2/35,55*Ö8,550/0.043 = 0.75
2.3 Определяем действительный теплоперепад регулирующей ступени. КДж/кг
Нj = Ho*hoj = 100*0.75 = 75 КДж/кг
2.4 Ищем точку начала процесса в нерегулирующих ступенях.
h2 = hо = hо-Hj = 3510-75 = 3435
3 Расчёт первого отсека.
3.1 Определяем распологаемый теплоперепад 1 отсека. КДж/кг
Но = hо-hkt = 3435-2940 = 495 КДж/кг
3.2 Определяем hoj , %
d =Р2/Рпо = 6300/1100 = 5,73
Gо*Vо = 35,55*0.056 = 1,991
hoj = 89%
3.3 Определяем дейсивительный теплоперепад 1 отсека. КДж/кг
Нj = Hо*hoj = 495*0.89 = 440,55 КДж/Кг
Строим действительный процесс расширения пара 1 отсека.
Hk = hо-Hj = 3435-440,55 = 2994,45
4 Расчёт 2 отсека.
hпо = 0.9 Pпо = Рпо*0,9 = 1100*0,9 = 990
4.2 hо = 2994,45 V0 = 0.25
4.3 Определяем распологаемый теплоперепад 2 отсека. КДж/кг
Но = hо-hkt = 2994,45-2565 = 429,45 КДж/кг
4.4 Определяем noj отсека по формуле . %
hoj = hoj-Kу-xвс- Dnoj вл
(Gо*Vо) = (Gо-Gпо)*Vо = (35,55-15)*0,25 = 5,14
d= Рпо/Рто = 990/110 = 9 hoj = 91%
у2t = у2t*Hо/Hо = 5*160/429,45 = 1,86
у2t = (1-x2t)* 100% = (1-0.95)*100% = 5
Hо = h-hkt = 2725-2565 = 160
Pср = Рпо+Ро/2 = 990+110/2 = 550
Noj = 0.8 Ку = 0,99%
Noj = 91*0.99-0,8 = 89,29%
4.5 Определяем действительный теплоперепад 2 отсека. КДж/кг
Hj = Hо*hoj = 429,45*0,89 = 382,21
4.6 hk = hо-Hj = 3041-410 = 2611,24
5 Расчёт 3 отсека
hто = 0,7 Рто = 0,7*110 = 77
5.2 hо = hk = 2611,24 V0 = 2,3
5.3 Определяем распологаемый теплоперепад 3 отсека. КДж/кг
Но = hо-hkt = 2611,24-2260 = 351,24
5.4 Определяем noj отсека по формуле. %
noj = noj*Kу-xвс-Dnoj вл
(Gо-Vо) = (Gо-Gпо-Gто)*V0 = (35,55-15-15)*2,3 = 12,77
d = Рто/Р2z = 77/6,6 = 11,67 h = 92,4% Ky = 0,998
xвс = Dhвс/Но*100% =11/351,24*100 = 3,13у2t = у2t = (1-x2t)*100 = (1-0.872)*100 = 12.8
Рср = Рто+Р2z/2 = 77+6,6/2 = 41,8 =0,041 МПа
Dhoj = 7%
hoj = 92,4*0,988-3,13-7 = 81,16%
5.5Определяем действительный теплоперепад 3 отсека. КДж/кг
Hj = Hо*hoj = 351,24*0,812 = 285,21
5.6 hk = hо-Hj = 2611,24-285,21 = 2326,03
6 Действительный теплоперепад турбины. КДж/кг
Hj = hо-hk = 3510-2326,03 = 1183,97 КДж/кг
7 Уточняем расход пара на турбину. Кг/сек
G = Nэ/Hj*hм*hг+Упо*Gпо+Уто*Gто = 25000/1183,97*0,98*0,96+0,58*15+0,272*15 = 35,22 кг/сек
Расчёт регулирующей ступени.
8 Определение среднего диаметра ступени.
8.1 Но = 100КДж/кг
8.2 Фиктивная изоэнтропийная скорость Сф. м/с
Сф = 2000*Но = 2000*100 = 447 м/с
8.3 Определяем оптимальное отношение скоростей.
Хф = 0,385
8.4 Окружная скорость вращения рабочих лопаток. м/с
И = Хф-Сф = 447*0,385 = 172,18
8.5 Средний диаметр ступени. м
d = И/П*п = 172,18/3,14*50с = 1,09 м
9 Расчёт сопловой решётки
9.1 Распологаемый теплоперепад сопловой решётки. КДж/кг
Нос = Но*(1-р) = 100*(1-0,1) = 90
9.2 Абсолютная теоретическая скорость потока на выходе из сопловой решётки при изоэнтропийном расширении пара. м/с
С1t =Ö 2000*90 = 427 м/с
9.3 Число Маха для теоретического процесса расширения пара.
М1t = C1t/A1t = 435/675,4 = 0,64
A1t = Ök*P1*V1t *10 = 1,3*6,5*0,053 *103 = 669,22
Расчёт суживающихся сопл при докритическом истечении пара.
9.4 Сечение для выхода пара из сопловой решётки.
F1 = G*V1t/m1*G1t = 35,22*0,053/0,91*427,26 = 0,0048
9.5 Произведение степени парциальности ступени на высоту сопловой решётки. м
el1 = F1/П*d*sin 1 = 0,0048/3,14*1,09*sin11 = 0,00816м
9.6 Оптимальная степень парциальности.
е = 0,5*Öеl1 = 0,5*Ö0,816 = 0,45166
9.7 Высота сопловой решётки. см
l1 = el1/e = 0,816/0,45166 = 1,80666
9.8 Потеря энергии в соплах. КДж/кг
Dhc = (1-u)*Hoc = (1-0,97)*90 = 2,7
9.9 Тип профиля сопловой решётки.
С-90-12А
9.10 По характеристике выбранной сопловой решётки принимаются:
tопт = 0,8 в1 = 62,5 мм
9.11 Шаг решётки. мм
t = в1*tопт = 62,5*0,8 = 50
9.12 Число каналов сопловой решётки. Шт.
Zc = П*d*e/t = 3,14*1,09*0,45166/0,05 = 31 шт
9.13 Уточняем шаг в сопловой решётки. мм
t = П*d*e/Zc = 3,14*1090*0,45166/31 = 49,87мм
10 Расчёт рабочей решётки.
10.1 Распологаемый теплоперепад рабочей решётки. КДж/кг
Нор = r*Но = 0,1*100 = 10
10.2 Абсолютная скорость входа пара на рабочие лопатки. м/с
С1 = 0,97*427,26 = 414,44
10.3 Строим входной треугольник скоростей.
W1 = 250 b1 =20,5C2 =120 a2 = 42
10.5 Высота рабочей лопатки, принимается из условия:
l2 = l1+D1+D2 = 18,07+1+2 = 21,07мм
10.6 Теоретическая относительная скорость пара на выходе из рабочей решётки.
W2t = Ö2000*Hop+W1 = Ö2000*10+2502 = 287,23 м/с
10.7 Действительная относительная скорость пара на выходе из рабочей решётки.
W2 = W2t*y = 287,23*0,86 = 247,02м/с
10.8 Относительный угол входа потока пара на рабочую решётку.
b2 = b1-(2-5) = 20,5-3 = 17,5
10.9 Строим входной треугольник скоростей.
10.11 Потеря энергии в рабочей решётке. КДж/кг
Dhp = (1-y)-W2t/2000 = (1-0,862 )*287,232 * 2000 = 10,74
10.12 Потеря энергии с выходной скоростью
Dhвс = С2/2000 =1202 /2000 = 7,2
10.13 Число Маха.
М2t = W2t/Ök*P2*V2t*10 = 287,23/Ö1,3*6,3*0,052*103= 0,44
10.14 Выбираем профиль рабочей решётки.
Р-26-17А
tопт = 0,7 в2 = 25,72 В = 25 W = 0,225
10.16 Шаг решётки.
t = в2*tопт = 25,72*0,7 = 18,004
10.17 Число каналов рабочей решётки.
Zp = p*d/t = 3,14*1090/18,004 = 190
10.18 Уточняем шаг в рабочей решётке.
t = p*d/Zp = 3,14*1090*10 3 = 18,014
11 Изгибающее напряжение в рабочей лопатке. МПа
dизг = Ru*l2/2*Zp*e*W = 16544,95*0,021/2*190*0,45*0,225 = 9,01 МПа
Ru = G*(W1*cosb1+W2*cosb2) =35,55*(250*cos20,5+247,02*cos17,5) = 16544,95 Н
12 Относительный лопаточный КПД ступени.
а) по потерям в ступени:
hол = Но-(Dhc+Dhp+Dhвс)/Но = 100-(2,7+10,74+7,2)/100 = 0,79
б) по проекциям скоростей:
hол = И*(C1*cosa1+C2*cosa2)/Ho*10 = 172,18*(414,4*cos11+120*cos42)/100*10 3 = 0,85
13 Относительный внутренний КПД ступени.
hoj = hол-xтр-xпарц
xтр = Ктр*d/F1*(И/Сф) = 0,6*10*1,09/0,0048*(172,18/447) = 0,0085
xпарц = 0,065/sina1*1-е-0,5-екож/е*(И/Сф)+0,25*В*l2/F1(И/Сф)*hол*n
xпар = 0,065/sin11*1-0,45-0,5*0,49/0,45*(172,18/447)+0,25*25*0,26/0,0048*(172,18/447,21)*0,82*4 = 0,048
hoj = 0,82-0,0085-0,048 = 0,76
14 Полезно используемый теплоперепад в регулирующей ступени. КДж/кг
Hj = Ho*hoj = 100*0,76 = 76
15 Внутренняя мощность ступени. КВт
Nj = G*Hj = 35,22*76 = 2676,72
Расчёт нерегулируемых ступеней части высокого давления.
16 Давление пара перед отсеком.
Ро = Р2 = 6300
Р2 = 1100
17 Диаметр первой нерегулируемой ступени.
d = d-Dd = 1,09-0,25= 0,84
18 Оптимальное отношение скоростей.
Хф = И/Сф = 0,4897
19 Распологаемый теплоперепад первой нерегулируемой ступени. КДж/кг
ho = 12,325*(d/Xф) = 12,325*(0,84/0,489) = 36,26
20 Теплоперепад в сопловой решётке. КДж/кг
hoc = (1-r) *ho = (1-0,1)*36,26 = 32,63
21 Высота сопловой решётки. м
l1 = G*V1/p*d*e*m*C1t*sina1
l1 = 35,22*0,059/3,14*0,84*1*0,98*255,45*sin12 = 0,015
С1t = 44,72*Ö32,63 = 255,45
22 Высота рабочей решётки первой ступени.
l2 = l1+D1+D2 = 15+1+2 = 18 мм
23 Корневой диаметр ступени.
dk = d-l2 = 0,84-0,018 = 0,822
24 Распологаемый теплоперепад по статическим параметрам пара перед ступенью принимаем одинаковый для всех ступеней, кроме первой.
ho = ho*ko = 36,26*0,95 = 34,45
25 Коэффициент возврата тепла.
a = Кt*(1-hoj)*Ho*Z-1/Z = 4,8*10*(1-0,89)*495*14,37-1/14,37 = 0,0242
Z = Ho/ho = 495/34,45 = 14,36865
26 Число ступеней отсека. шт.
Z = (1+a)*Ho/(ho)ср = (1+0,0224)*463/39,59 = 11,9
(ho)ср = ho+(Z-1)*ho/Z = 36,26+(14-1)*34,45/14 = 34,58 кДж/кг
27 Невязка ±DHo, КДж/кг, должна быть распределена между всеми ступенями первого отсека.
±DHo = (1+a)*Ho-Sho = (1+0,0242)*495-518,56 = -11,581
Sho = ho+ho*(Z-1) = 36,26+34,45*(15-1) = 518,56
28 Поправка к теплоперепаду для каждой ступени (кроме первой).
29 Скорректированный теплоперепад ступени.
ho = ho±Dho = 34,45-0,769 = 33,681
| № | Наименование величины | Обозна- чение | Размер- Ность | Формула | № | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |||||
| 1 | Скорректированный распологаемый теплоперепад ступени. | ho | КДж/кг | Для первой ступени (п.19) следующие (п.29) | 36,26 | 33,681 | 33,681 | 33,681 | 33,681 |
| 2 | Удельный объём пара из рабочей решётки. | V2 | м/кг | Из hs – диаг- раммы | 0,06 | 0,064 | 0,07 | 0,078 | 0,085 |
| 3 | Произведения высоты рабочей решётки на диаметр ступени. | l2*d | м | l2*d*V2/V2 | 0,015 | 0,016 | 0,0176 | 0,0197 | 0,021 |
| 4 | Высота рабочей решётки. | l2 | м | 0,0179 | 0,019 | 0,021 | 0,023 | 0,0248 | |
| 5 | Высота сопловой Решётки. | l1 | м | l2-(D1+D2) | 0,0149 | 0,016 | 0,018 | 0,02 | 0,0218 |
| 6 | Диаметр ступени. | d | м | dk+l2 | 0,84 | 0,841 | 0,843 | 0,845 | 0,847 |
Подробный расчёт первых пяти нерегулируемых ступеней (с построением треугольников скоростей)