- •Турбины тепловых и атомных электростанций
- •Введение
- •1. Задачи, содержание и объем курсового проекта
- •1.1. Расчетно-пояснительная записка
- •1.2. Графическая часть
- •2. Предварительные расчеты
- •2.1. Определение экономической мощности и предварительная оценка расхода пара
- •2.2. Выбор типа регулирующей ступени и её теплоперепада
- •2.3. Построение процесса расширения турбины. Уточнение расхода пара
- •2.4. Определение предельной мощности турбины и числа выхлопов
- •2.5. Определение числа нерегулируемых ступеней турбины и их теплоперепадов
- •2.5.1. Предварительный расчет чвд
- •2.5.2. Предварительный расчет чсд
- •2.5.3. Предварительный расчет чнд
- •3. Детальный расчет проточной части
- •4. Расчет закрутки последней ступени
- •5. Расчеты на прочность
- •5.1. Определение осевого усилия на ротор
- •5.2. Расчет лопатки последней ступени
- •5.3. Расчет диафрагмы первой нерегулируемой ступени
- •5.4. Расчет диска последней ступени
- •5.5. Расчет подшипников
- •6. Индивидуальное задание
- •6.1. Организация нерегулируемого теплофикационного отбора
- •6.2. Перевод конденсационной турбины на ухудшенный вакуум
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Порядок расчета одновенечной ступени
- •Порядок расчета двухвенечной ступени
- •Порядок расчета закрутки
- •Расчет закрутки
- •Порядок расчета осевого усилия на ротор в промежуточной ступени
- •Порядок расчета на прочность рабочей лопатки
- •Приложение VI порядок расчета диафрагмы
- •Порядок расчета диска произвольного профиля
- •Первый расчет
- •Второй расчет
- •Суммирование двух расчетов
- •Порядок расчетов при организации нерегулируемого теплофикационного отбора пара
- •Порядок расчетов при переводе конденсационной турбины на ухудшенный вакуум
- •1. Первый вариант перевода на ухудшенный вакуум
- •Теплофикационный режим (зима).
- •2. Второй вариант перевода на ухудшенный вакуум
- •Теплофикационный режим (зима) при удалении последних ступеней.
- •Конденсационный режим с расчетным вакуумом (лето) после удаления последних ступеней.
- •Геометрические характеристики профилей мэи
- •Химический состав, механические и физические характеристики материалов, применяемых для изготовления деталей турбин и компрессоров
- •Оглавление
Порядок расчета на прочность рабочей лопатки
1. Расчет лопатки на растяжение от центробежной силы
Центробежная сила профильной части лопатки переменного профиля, Н:
где ρ - плотность материала лопатки; - веерность ступени; U - окружная скорость, определенная по среднему диаметру ступени; - площади профилей в корневом и периферийном сечении лопатки.
Для снижения центробежной силы лопатки большой высоты профилируют с уменьшением площади поперечного сечения (площади профиля) по высоте. У лопаток последних ступеней ЧНД турбин малой мощности = 0,2–0,3, для турбин большой мощности = 0,1 – 0,2. Плотность стали ρ = 7800–8050 кг/м3, плотность титановых сплавов ρ = 4500 кг/м3.
Напряжение растяжения в корневом сечении лопатки, МПа:
.
Определение площади корневого профиля fк см. ниже.
2. Расчет лопатки на изгиб от воздействия потока пара
Для определения напряжения изгиба находят окружное и осевое усилия, действующие на единичную лопатку.
Окружное усилие, Н:
Осевое усилие, Н:
Здесь G - расход пара через ступень, кг/с; е - степень парциальности; z2 - число рабочих лопаток; t2 - шаг, м; l2 - высота лопатки, м; Р1 и Р2 - давления по обе стороны лопатки, бар; С1, С2, α1, α2 – параметры потока на среднем диаметре последней ступени.
Равнодействующая этих сил есть изгибающее усилие, Н:
.
Максимальное напряжение изгиба в кромках корневого профиля, МПа:
,
где Wmin – минимальный момент сопротивления профиля изгибу, м3, который определяется по табличной характеристике профиля (Приложение XI), с учетом его реальных размеров.
Следует обратить внимание на правильное определение площади профиля и минимального момента сопротивления Wmin. Эти характеристики зависят от хорды рабочей лопатки в корневом сечении b2. Выбрав её значение еще на этапе детального расчета ступени, находят масштабный коэффициент
,
с учетом которого вычисляют истинные значения площади профиля и момента сопротивления изгибу
,
.
Здесь , - табличные значения характеристик выбранного профиля (Приложение XI). Значения подставлять в м, м2 и м3 соответственно.
Рис. V.1. Эскиз закрученной рабочей лопатки
Максимальное напряжение изгиба сосредоточено в кромках корневого профиля. Оно не должно превышать 35 – 45 МПа для ступеней с полным подводом пара и 15 – 25 МПа – с парциальным. Иначе следует увеличить хорду b2.
Суммарное напряжение в корневом сечении лопатки, МПа:
Лопатки последних ступеней конденсационных турбин работают при низких температурах пара. Поэтому в качестве критерия прочности для них принимается предел текучести материала [σ0,2]. При этом выбранный материал, естественно, должен иметь необходимый запас прочности. Коэффициентом запаса называется отношение предела текучести выбранного материала к суммарному напряжению в лопатке. Значение коэффициента запаса прочности должно составлять
.
Поэтому материал лопаток выбирается таким, чтобы его предел текучести был выше суммарного напряжения в лопатке не менее, чем в 1,65 – 2,0 раза (Приложение XII).
а), б) – Т-образный; в), г) – грибовидный; д), е) – вильчатый; ж) - елочный
Рис. V.2. Типы хвостовиков рабочих лопаток