4.1 Распределение перепада энтальпий между ступенями

Таблица 9

Показатель	Номер ступени
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Диаметр ступени, м		1	1,0361	1,072	1,108	1,144	1,18	1,216	1,252	1,288	1,324	1,361
Отношение,		0,45	0,46	0,47	0,48	0,49	0,50	0,51	0,52	0,53	0,54	0,55
Предварительный перепад энтальпий, , кДж/кг		60,74	59,28	60,79	62,26	63,69	65,08	66,43	67,74	69,01	70,25	71,55
Окончательный перепад энтальпий, , кДж/кг		74,14	72,68	74,19	75,66	77,09	78,48	79,83	81,14	82,41	83,65	84,95

5. Расчёт нерегулируемых ступеней цсд

5.1 Расчет первой нерегулируемой ступени цсд

1. Расход пара через ступень: G₀=150,97 кг/с. (По таблице 8)

2. Параметры пара перед ступенью:

Давление пара перед ступенью: р₀=2,49 МПа; (Исходные данные)

Температура пара перед ступенью: t₀= 540ºC;

Энтальпия пара перед ступенью: h₀=3560 кДж/кг; [6]

Удельный объем пара перед ступенью: v₀=0,0155/кг. [6]

3. Скорость пара на входе: С₀=0 м/с;

Давление торможения: =2,49 МПа;

Располагаемый теплоперепад: = 74,14 кДж/кг. (По таблице 9)

4. Средний диаметр: d_ср=1 м. (По таблице 9)

5. Окружная скорость: м/с.

6. Отношение скоростей: (По таблице 9)

7. Средняя степень реактивности: .

8. Располагаемые теплоперепады, приходящиеся на сопловую и рабочую решётки:

кДж/кг.

кДж/кг.

9. Теоретическая скорость на выходе из сопловой решётки:

м/с.

10. Угол направления скорости выхода пара из сопловой решётки: α₁ = 14º. (Задаем)

11. Параметры пара за решетками:

Давление за сопловой решёткой: р₁ = 2,1 МПа; [6] Давление за рабочей решёткой: р₂ = 2 МПа;

Удельный объём за сопловой решёткой: v_1t =0,17 м³/кг; [6]

Удельный объём за рабочей решёткой: v_2t = 0,18 м³/кг;

Температура за сопловой решёткой: t₁=516°C; [6]

Температура за рабочей решёткой: t₂=511°C;

Энтальпия за сопловой решёткой: h₁=3508,42 кДж/кг; [6] Энтальпия за рабочей решёткой: h₂=3500 кДж/кг.

12. Скорость звука: м/с.

13. Число Маха: ,

где k=1,3 – показатель адиабаты для перегретого пара.

14. Коэффициент расхода . (принимаем предварительно)

15. Степень парциальности: . (стр.76 [1])

16. Предварительная выходная площадь сопловой решётки:

м².

17. Предварительная высота сопловой решётки:

м.

18. Выбор профиля сопловой решетки: С – 90 – 15А. из таблицы 3.1,(стр.86 [2])

19. Хорда профиля сопловой решётки: b₁= 0,0515 м.

20. Относительный шаг: .

21. Относительная высота лопаток: .

22. Уточнение коэффициента расхода µ₁=0,984. (рис.3.4, стр.82 [2])

23. Уточнение выходной площади сопловой решётки:

.

24. Уточнение высоты сопловой решётки:

.

25. Определение числа сопловых лопаток:

26. Определение коэффициента скорости сопловой решётки: φ = 0,97. (рис.2.36, стр.73 [2])

27. Абсолютная скорости пара на выходе из сопловой решётки:

м/с.

28. Относительная скорость пара на входе в рабочую решётку:

29. Угол направления скорости β₁:

30. Теоретическая скорость пара на выходе из рабочей решётки:

м/с.

31. Перекрыша: м. (стр. 63 [1])

32. Высота рабочей решетки:

м.

33. Скорость звука: м/с.

34. Число Маха:

35. Выбор профиля рабочей решетки: Р – 30 – 21А. из таблицы 3.1,(стр.86 [2])

36. Хорда профиля рабочей решетки: b₂= 0,0256 м.

37. Относительный шаг: t_опт=0,63.

38. Относительная высота лопаток: .

39. Определение числа рабочих лопаток:

40. Коэффициент расхода рабочей решётки: . (Принимаем)

41. Предварительная выходная площадь рабочей решётки:

м².

42. Предварительный угол направления скорости β₂:

.

43. Определение .

44. Уточнение коэффициента расхода рабочей решётки: . (рис.3.4, стр.82 [2])

45. Уточнение выходной площади рабочей решётки:

.

46. Уточнение угла выхода из рабочей решетки:

47. Коэффициент скорости рабочей решётки: ψ = 0,944. (рис.2.36, стр.73 [2])

48. Относительная скорость пара на выходе из рабочей решётки:

м/с.

49. Абсолютная скорость на выходе из рабочей решётки:

50. Угол направления скорости С₂:

.

51. Потери энергии в сопловой решётке:

кДж/кг.

52. Потери энергии в рабочей решётке:

кДж/кг.

53. Потери энергии с выходной скоростью:

кДж/кг.

54. Коэффициент использования выходной скорости: χ_вс = 1, т.к. скорость С₂ используется в последующей ступени. (стр.66 [1])

Располагаемая энергия ступени:

кДж/кг.

55. Относительный лопаточный К.П.Д. ступени:

56. Мощность на лопатках ступени:

57. Потери на трения:

.

58. Потери энергии от утечек:

Для этих расчётов принимаем: δ_у=0,0006 м, δ_а=0,001 м, δ_r=0,001 м, µ_у=0,78, к_у=1, d_у=0,4 м.(стр.102 [2])

Эквивалентный зазор периферийного уплотнения:

м,

где z – число гребешков на бандаже;

µ_а=0.5 – коэффициент расхода в зазоре (стр. 67 [1])

Относительные потери от утечек через бандажное уплотнение:

Относительные потери от утечек через диафрагменное уплотнение:

Абсолютные потери от утечек:

кДж/кг.

59. Внутренний относительный К.П.Д. ступени:

.

60. Использованный теплоперепад ступени:

.

61. Внутренняя мощность ступени: МВт.

Аналогичным методом проведём расчёт остальных ступеней ЦСД, результаты расчётов сведены в приложение В. Треугольники скоростей для 11 ступеней ЦСД, даны в приложении Г.