1. Предварительное построение теплового процесса цилиндра в I – s диаграмме

По заданным величинам P₀, Х₀, Р_к, используя i-s диаграмму, определяем располагаемый теплоперепад на цилиндр:

H₀=i₀-i_кt= 2800,9– 2464,1 = 336.8 кДж/кг

Вследствие потерь в стопорном и регулирующих клапанах турбины, а также потерь в выхлопных патрубках цилиндра, располагаемый теплоперепад проточной части меньше, чем располагаемый теплоперепад цилиндра.

Давление пара перед соплами первой ступени на номинальном режиме работы

P₁=(0,95…0,97)Р₀=0,95Р₀=0,96·4,2=4,03 МПа

Давление пара на выходе из цилиндра, за последней ступенью

= = 0,83 МПа

λ – поправочный коэффициент, который зависит от конструкции выходного патрубка, принимаем λ = 0,1;

С – скорость пара в выхлопном патрубке, принимаем С = 60 м/с.

По величинам Р₁ и Р₂, используя i–s диаграмму, определяем располагаемый теплоперепад проточной части цилиндра Н’₀

H’₀=i₁-i₂= 2785 – 2459 =326 кДж/кг

Предварительный относительный внутренний КПД ЦВД турбины на влажном паре

η_0i^вл = η_0iХ_ср= 0,87х0,923 = 0,803,

где η_0i – КПД ЦВД на перегретом паре, принимаем η_0i = 0,87;

Х_ср = = - средняя степень сухости пара;

Х₀ – начальная степень сухости пара (перед цилиндром);

Х_ка - конечная степень сухости пара при изоэнтропийном расширении (за цилиндром);

Использованный теплоперепад цилиндра

кДж/кг

Энтальпия пара на выходе из цилиндра

кДж/кг

На рисунке 1.1 построен предварительный тепловой процесс в i-S диаграмме.

i₀

P₀

P₁

i₁

H’₀

H₀

P₂

i_kt

i_k

Рис. 1.1. Предварительный тепловой процесс в i-S диаграмме

2. Выбор числа ступеней цилиндра

Расчетные формулы и данные расчета приведены в Таблице 2.1.

Таблица 1. Выбор числа ступеней цилиндра
№ п/п	Наименование	Обозна-чение	Расчетная формула	Размер-ность	Величина
1	Расход пара	G0	задан	кг/с	800
2	Располагаемый теплоперепад проточной части цилиндра	H^10	по i-s диаграмме	кДж/кг	336.8
3	Коэффициент возврата тепла	a	принят		0,03
4	Фактический располагаемый теплоперепад проточной части	∑h0^ст	H^10(1+a)	кДж/кг	346.9
5	Средний диаметр первой ступени	dср1	в диапазоне 1…1,3	м	1
6	Характеристика первой ступени	ха1	в диапазоне 0,45..0,52		0,45
7	Теплоперепад первой ступени	h1	12,3(dср1*n/3000xa1)^2	кДж/кг	60.74
8	Абсолютноя скорость выхода пара из сопла первой ступени	c1		м/с	348.54
9	Угол выхода пара из сопла первой ступени	a1	в диапазоне 12…16	град	15
10	Удельный объем пара за первой ступенью при изоэнтропийном расширении	v1t	по i-s диаграмме	м^3/кг	0,06458
11	Высота рабочей лопатки первой ступени	l1		м	0,182
12	Диаметр корневого сечения ступеней цилиндра	dk	dср-l1	м	0,818
13	Удельный объем пара за последней ступенью	vz	по i-s диаграмме	м^3/кг	0,2587
14	Комплекс	(ld)z		м^2	0,73
15	Средний диаметр последней ступени	dсрz		м	1,36
16	Высота рабочей лопатки последней ступени	lz	dсрz - dк	м	0,538
17	Характеристика последней ступени	xaz	в диапазоне 0,6…0,65		0,65
18	Теплоперепад последней ступени	hz	12,3(dсрz*n/3000xaz)^2	кДж/кг	53.54
19	Средний теплоперепад на ступень	hст		кДж/кг	57,14
20	Расчетное число ступеней	zp			6,07
21	Принятое число ступеней	z	принято		6

На рисунках 2.1, 2.2, 2.3 приведено распределение: теплоперепадов, средних диаметров и характеристик по ступеням, с учётом принятого числа ступеней.

Рис. 2.1. Изменение диаметра по ступеням

Рис.2.2. Распределение теплоперепада по ступеням

Рис.2.3. Распределение характеристики Х по ступеням

Далее по такой же методике рассчитываем теплоперепады для каждого из отсеков в отдельности, учитывая что теплоперепад проточной части (Н₀), принимается равным теплоперепаду на отсеке. Удельные объемы принимаются по давлениям до и после отсеков при изоэнтропийном процессе. Средние диаметры, характеристики ступеней, теплоперепады, принимаются по диаграммам: рис 2.1, 2.2, 2.3.

С учётом заданного давления отбора (Р₁=2,3 МПа) проведено перераспределение теплоперепада по ступеням, представленным в таблице 2.2.

Таблица 2.2 Распределение теплоперепада с учетом отбора

№ ступени	Средний диаметр ступени, dср, м	h0^ст, кДж/кг
1	1	60,74
2	1,055	59,41
3	1,11	58,26
4	1,165	57,25
5	1,22	56,34
6	1,36	53,84