Диплом / 57-68

2.6 Детальный расчет турбины

Значения, полученные в ходе детального расчёта турбины, представлены в таблице 28.

Таблица 28 - Детальный тепловой расчет турбинных ступеней

Наименование величины	Обозначение	Размерность	Формула или обоснование	Расчет.	Расчет.	Расчет.	Расчет.
№ ступени	-	-	-	7 ступень	8 ступень	9 ступень	10 ступень
Расход пара через ступень	G	кг/сек	Из расчета регенеративной схемы	197,2376	197,2376	197,2376	189,5866
Число оборотов	n	об/мин	Принимается	3000	3000	3000	3000
Средний диаметр облопатывания	Дср	м	Принимается согласно прототипу	0,854	0,857	0,86	0,864
Располагаемый теплоперепад		кДж/кг	Из предварительного расчета ступени	48	44	48	42
Коэффициент использования энергии предыдущей ступени		-	Принимается	0,5	0,5	0,5	0,5
Располагаемый теплоперепад ступени с учетом использования выходной энергии предыдущей ступени		кДж/кг	48+0	48	45,521	49,295	42
Окружная скорость на среднем диаметре облопатывания	U	м/с	= (3,14*1,58*3000)/60	134,078	134,549	135,02	135,648
Условная оптимальная характеристика ступени	Х0	-		0,4327	0,4535	0,4357	0,468
Степень реакции турбинной ступени		-	Принимается по рекомендациям [1] при расчетной условной оптимальной характеристики	0,168	0,166	0,155	0,163
Располагаемый теплоперепад, приходящийся на сопловую решетку		кДж/кг	(1-0,168)*48	39,936	37,9645	41,6542	35,154
Располагаемый теплоперепад, приходящийся на рабочую решетку		кДж/кг	0,168*48	8,064	7,556486	7,6407	6,3846
Начальное давление пара перед ступенью	Р0 ст	МПа	По h – S диаграмме теплового процесса	5,9	5,1	4,4	3,6
Начальная температура пара перед ступенью	t0 ст	^0C	По h – S диаграмме теплового процесса	437	418	420	398

Продолжение таблицы 28

Давление пара за сопловой решеткой	Р1 ст	МПа	По h – S диаграмме теплового процесса	5,6	4,55	3,8	3,2
Показатель адиабаты для перегретого пара	К	-	Принято	1,3	1,3	1,3	1,3
Критическое отношение давлений		-		0,546	0,546	0,546	0,546
Отношение давлений		-	-	0,761	0,6726	0,7871	0,78
Давление пара за рабочей решеткой	Р2 ст	МПа	По h – S диаграмме теплового процесса	5,1	4,4	3,6	3,1
Теоретическая скорость потока на выходе из сопловой решетки	С1t	м/с		282,48137	275,42062	288,49435	265,02992
Теоретический удельный объем пара на выходе из сопловой решетки	V1t	м^3/кг	По h – S диаграмме теплового процесса	0,058	0,069	0,08	0,09
Скорость звука на выходе из сопловой решетки	а	м/с		649,799	638,8544	628,64935	611,88234
Число Маха, соответствующее условиям истечения из каналов сопловой решетки	М1t	-		0,4347	0,4311	0,4589	0,43313
Выходной угол сопловой решетки		град.	Принимается	15	15	15	15
В зависимости принятого угла и числа Маха по «Атласу профилей решеток осевых турбин» подбираем профиль сопловой решетки:				С – 9015А	С-9015А	С-9015А	С-9015А
Относительный шаг сопловой решетки		-	Принимается по рекомендациям [2].	0,8	0,63	0,63	0,73
Угол установки профиля		град	Принимается по рекомендациям [2].	10	40	40	40
Эффективный угол выхода потока из сопловой решетки		град	Принимается по рекомендациям [2]:	18,5^0	15^0	15^0	15^0
Расчет сопловой решетки.
Первое приближение.

Продолжение таблицы 28

Коэффициент потери скорости в сопловых каналах		-	Принимается по рекомендациям [1].	0,98	0,98	0,98	0,98
Действительная скорость на выходе из соплового канала		м/с	0,98*282,48137	276,83174	269,9122	282,7244	259,7293
Потеря в соплах			(1-0,98^2)*39,936	1,5814	1,5033	1,6495	1,392
Удельный объем пара на выходе из сопловой решетки		м^3/кг	По h – S диаграмме теплового процесса	0,0585	0,0699	0,081	0,091
Степень парциальности впуска		-	Принимается по рекомендациям [1].	1	1	1	1
Высота выходных кромок сопловых каналов		м		0,04898	0,07334	0,08085	0,0946
Проверка: поскольку >0,012 м, то обратный пересчет не производится.
Хорда профиля	b1	мм	Из атласа	51,46	51,46	51,46	51,46
Шаг сопловой решетки	t1	мм	* b10,8*51,46	41,168	32,4198	32,4198	32,4198
Отношение		-		1,050503	0,7016	0,636432	0,543938
Второе приближение.
Коэффициент профильных потерь		-		2,15	2,15	2,15	2,15
Коэффициент концевых потерь		-		4,1	3,5	3,5	3,5
Коэффициент потери энергии на сопловой решетке		-	+0,0215+0,0405	0,062	0,0565	0,0565	0,0565
Коэффициент потери скорости в сопловых каналах		-		0,9685	0,97133	0,97133	0,97133
Действительная скорость потока на выходе из соплового канала	С1	м/с	0,9685*282,4813	273,58433	267,5268	280,2259	257,433
Уточненная потеря в соплах			0,062*39,936	2,476	2,144	2,353	7,986
Уточненное значение удельного объема пара на выходе из сопловой решетки		м^3/кг	По h – S диаграмме теплового процесса	0,059	0,0695	0,0805	0,0905

Продолжение таблицы 28

Уточненное значение высоты выходных кромок сопловых каналов		м		0,049991	0,0735	0,08107	0,09492
Число сопловых каналов	z	шт.		65	83	83	84
Уточненное значение шага сопловой решетки	t1	мм	=	41,2	32,3	32,3	31,9
Расчет рабочей решетки.
Первое приближение.
Производится построение треугольника скоростей турбинной ступени, на основании которого определяются следующие величины.				(рис. 5.)
Относительная скорость входа потока на рабочую решетку	W1	м/с	Из треугольника скоростей турбинной ступени	150	144	154,5	133,5
Относительный угол входа потока на рабочую решетку		град	Из треугольника скоростей турбинной ступени	31^0	30^0	26^0	30^0
Коэффициент потери скорости на рабочей решетке		-	Принимается по рекомендациям [1].	0,95	0,95	0,95	0,95
Относительная скорость потока на выходе с рабочей решетки		м/с		186,675	179,835	187,939	168,61142
Теоретическая относительная скорость потока на выходе с рабочей решетки	W2 t	м/с		196,5	189,3	197,831	177,4857
Показатель адиабаты для перегретого пара	К	-	Принято	1,3	1,3	1,3	1,3
Удельный объем пара на выходе из рабочей решетки	V2 t	м^3/кг	По h – S диаграмме теплового процесса	0,061	0,07	0,081	0,092
Давление за рабочей решеткой	Р2	МПа	По h – S диаграмме теплового процесса	5,1	4,4	3,6	3,1
Скорость звука на выходе из рабочей решетки	а2	м/с		635,948	632,7716	615,694	608,9

Продолжение таблицы 28

Число Маха, соответствующее условиям истечения из каналов рабочей решетки	М2t	-		0,30389	0,29916	0,321313	0,291485
Оптимальный относительный угол выхода потока с рабочей решетки		град		39,79^0	23,4^0	24,26^0	23,32^0
В зависимости от , и М2t по «Атласу профилей решеток осевых турбин» подбираем профиль рабочей решетки:				Р -3021А	Р -3021А	Р -3021А	Р -3021А
Относительный шаг рабочей решетки		-	Принимается по рекомендациям [2].	0,61	0,54	0,6	0,54
Угол установки профиля		град	Принимается по рекомендациям [2].	83^0	83^0	79^0	80^0
Эффективный угол выхода потока из рабочей решетки		град	Принимается по рекомендациям [2]:	24^0	23^0	20,5^0	23,9^0
Потеря на рабочих лопатках				1,883115	1,74763	1,908645	1,536319
Удельный объем пара на выходе из рабочей решетки		м^3/кг	По h – S диаграмме теплового процесса	0,064	0,0719	0,082	0,093
Высота выходных кромок рабочих лопаток		м		0,062	0,07513	0,091	0,09517
Перекрыш у корня лопатки		мм	Принимается по рекомендациям [1]	1,5	1,5	1,5	1,5
Перекрыш у вершины лопатки		мм	Принимается по рекомендациям [1]	2,5	2,5	2,5	2,5
Суммарная величина перекрыша		мм	-	4	4	4	4
Проверяется соотношение высот и .	-	-		условие выполняется.	условие выполняется.	условие выполняется.	условие выполняется.

Продолжение таблицы 28

Хорда профиля	b2	мм	Принимается по рекомендациям [2].	25,6		25,63	25,63	25,41
Шаг рабочей решетки	t2	мм		15,616		13,8402	15,378	13,7214
Отношение		-		0,41287		0,341098	0,28164	0,2669
Потеря на удар потока на входе в рабочую кромку	-	-	-	-		-
Степень реакции у корня рабочей лопатки		-		0,0185		0,0483	0,0175	-0,00261
Второе приближение.
Коэффициент профильных потерь		-	Принимается по рекомендациям [2].		7	7,1	7,1	5,5
Коэффициент концевых потерь		-	Принимается по рекомендациям [2].		6	5,7	5,7	5,3
Ширина решетки рабочих лопаток	В2	мм	Принимается по рекомендациям [2].		25	25	25	35
Разница геометрического и режимного углов входа потока		град	-		0^0	0^0	0^0	0^0
Поправочный коэффициент профильных потерь, учитывающий явление удара		-	f() – принимается по рис. 11. [1].		1	1	1	1,25
Коэффициент профильных потерь с учетом потери на удар		-	0,04*1		7	7	7	5,5