4. Разбитие теплоперепадов по ступеням турбины. Определение числа ступеней

1. Произведем оценку диаметров первой нерегулируемой и последней ступеней цилиндра низкого давления (ЦНД). Диаметр первой ступени определяется по формуле:

где G₀ = (G_0.ЦВД-∑G_отб)/2=(168.3-8.33-10-5-5-5,83-4,72-6,66)/2 =61,38 кг/с – расход пара через первую нерегулируемую ступень при расчетном режиме (G_0.ЦВД – расход пара на турбину, взят из п.3; ∑G_отб – расходы пара в отборы в ЦВД и ЦНД, взяты из п.3);

v_1t = 2 м³/кг – удельный объем в конце изоэнтропийного расширения пара в сопловой решётке; определяется по i-s – диаграмме по параметрам пара в конечной точке расширения (при перепаде энтальпий в сопловой решетке h₀₁ = 45 кДж/кг - принят по рекомендациям /3/, стр. 82);

Отношение скоростей для первой ступени , для последней(приняты по рекомендациям /3/, стр.83);

Степень парциальности е = 1 (принята по рекомендациям /3/, стр.82);

n = 50 c^-1 – частота вращения (из п.1);

₁ = 11– угол выхода пара из сопел (принят по рекомендациям /3/, стр.83); l₁ – высота сопловой решетки, определяется по формуле:

Коэффициент расхода ₁=1(принят по рекомендациям /3/, стр.82);

d=1,708 м – диаметр первой ступени (взят по чертежу);

2.Площадь выхода из последней ступени:

v_z = 37 м³/кг – удельный объем в конце изоэнтропийного расширения пара в сопловой решётке последней ступени (по i-s – диаграмме);

G_z = (G₀ -∑G_отб)*= (61,38-6,11)*= 36,8 кг/с – расход пара через последнюю ступень (∑G_отб - расходы пара в отборы, взяты из п.3);

м/с-скорость выхода пара из ступени;

м²;

,где d_z, l_z-диаметр и длина последней ступени(стр.14 таблица 2,1 /3/);

Средний диаметр последней ступени:

м;

Длина последней ступени:

м;

3. Найдем теплоперепад первой ступени:

H₀¹ = 12.3

Найдем теплоперепад последней ступени:

H₀^z = 12.3

Далее определяем число ступеней и производим разбивку перепада энтальпий между ними. Для этого на миллиметровке по оси абсцисс откладываем отрезок (база), длина которого соответствует в произвольном масштабе ширине ступени. Таких отрезков откладываем 3 (четыре ступени по чертежу). На крайних ординатах в определенном масштабе откладываем средний диаметр первой нерегулируемой ступени d₁ и последней ступени d_z цилиндра.

Конечные точки соединяем плавной линией, которая соответствует диаметрам промежуточных ступеней.

На той же базе проводят линию предполагаемого изменения отношения u/c_ф. Отмечаем точки для первой и последней ступеней в определенном масштабе, соответствующие теплоперепадам в этих ступенях. Зная диаметры и отношения скоростей промежуточных ступеней, по формуле H₀ⁱ = 12.3 находим теплоперепады промежуточных ступеней. На миллиметровке, полученные точки соединяем плавной кривой. Полученные результаты сводим в таблицу 3.

Таблица 3. Распределение теплоперепадов между ступенями

Показатель	Номер ступени
	1	2	3	4
Диаметр ступени d, м	1,69	1,72	1,98	2,03
Отношение скоростей u/cф	0,56	0,57	0,58	0,59
Предварительный теплоперепад Н0^i, кДж/кг	112,02	111,99	143,34	145,6
Окончательный перепад энтальпий H0^i + ∆/z, кДж/кг	119,27	119,24	150,59	152,85

Средний теплоперепад на ступень:

Найдем число ступеней в цилиндре:

Коэффициент возврата теплоты:

К_t = 4.8*10^-4 (принят по рекомендациям /3/, стр.85);

Число ступеней взято из п.1;

Внутренний относительный КПД цилиндра η_oi^цнд взят из п.3;

Н₀ – теоретический теплоперепад группы ступеней ЦНД (взят из п.3);

, округляем полученное число до 4;

Далее определяем окончательный перепад энтальпий по формуле H₀ⁱ + ∆/z, где

∆ = H₀*(1+q_t)-∑H₀ⁱ = 814-792=29 кДж/кг, z – число ступеней. Полученные результаты сводим в таблицу 3. Диаграмма распределения диаметров, теплоперепадов и отношений скоростей по ступеням дана в Приложении В.