Расчёт ступени

Доля крупнодисперсной влаги на входе в данную ступень λ:

, где

Z_вл – номер ступени (данный), начиная с той, где образовалась влага;

К_аэр – характеризует аэродинамическое совершенство проточной части;

.

Производится расчет 1-й ступени ЦВД, полностью работающей во влажном паре.

Выбираем степень реактивности на среднем диаметре;

принимаю =0,2;

Уточняем окружную скорость движения рабочих лопаток U:

, м/с

где d₁ – средний диаметр первой ступени ЦВД, берется из машинного расчета, м;

n – частота вращения ротора цилиндра; n=25 1/с;

м/с;

Рассчитываем входную кинетическую энергию:

,кДж/кг

где - скорость входа потока пара в сопла ступени; принимаю =30;

кДж/кг;

Рассчитываем располагаемый теплоперепад на ступень от параметров торможения :

, кДж/кг

где - коэффициент использования входной кинетической энергии;

принимаю =0,75;

- принимаем из машинного расчета, кДж/кг;

кДж/кг;

Рассчитываем располагаемый теплоперепад на сопловую решетку от параметров торможения :

кДж/кг.

Рассчитываем теоретическую скорость истечения пара из сопел :

м/с.

Из точки на h-s диаграмме (рис 4.1) вниз по изоэнтропе откладывается отрезок , находится точка - окончания теорети­ческого процесса расширения пара в ступени: изобара, проходящая через - изобара давления пара за ступенью . Из точки вверх, по-вертикали откладываем отрезок равный и определяем положение точки - характеризующей параметры торможения перед соплами ступени. Из точки вниз по вертикали откладываем отрезок и определяем положение точки - окончания теоретического расширения пара в соплах; изобара - давление за соплами.

Определяем режим течения на вы­ходе из сопел по числу маха :

,

где берется в точке , ;

=МПа;

k=1,13;

.

Поскольку то режим течения пара в соплах дозвуковой.

Проверяем режим течения, вычислив отношение ε₁ ,

где - давление перед соплами;

ε₁ .

Поскольку ε₁> ε ,то режим течения пара в соплах дозвуковой.

При вычисляем α_1эфф по формуле:

, м

где

- коэффициент расхода для сопловой решетки, в первом прибли­жении =1;

- секундный массовый расход пара через первую ступень цилиндра, кг/с.

752,05,кг/с;

берется в точке , ;

C_1t - теоретическая скорость истечения пара из сопел; d₁ – средний диаметр первой ступени ЦВД;

l₁ – высота сопловой лопатки;

Выбираем хорду соплового профиля ; принимаю =120 мм.

По отношению =0,91, а также =5,45, по [1, с. 54, рис. 5.2] определяем коэффициент расхода для сопловой решетки при течении через нее перегретого пара . - угол входа потока в сопловую решетку, для 1-й ступени .

, где

; ; , тогда

.

По t_s1=270⁰ определяем коэффициент динамической вязкости .

Определяем коэффициент кинематической вязкости ν_1t:

.

, α_1эф=10,57⁰.

Определяем число Рейнольдса :

,

где - коэффициент кинематической вязкости, определяется по параметрам в точке : , По в [2] определяем коэффициент динамической вязкости (П∙с) для пара.

= , .

.

Коэффициент расхода для сопловой решетки =0,9925.

Используя полученное значение коэффициента расхода для сопловой решетки уточняем :

, α_1эф=10,65⁰.

Проверяем корневую степень реактивности :

; ;

;

не превышает допустимого значения принята верно.

Определяем коэффициент потерь энергии сопловой решетки :

,

где - коэффициенты учитывающие влияние соответственно , определяются по [1, с. 59, рис. 5.5].

- коэффициент потерь энергии сопловой решетки для перегретого пара, определяется по [1, с. 59, рис. 5.5] в зависимости от и ;

; .

.

Угол отклонения струи вследствие влажности определяется так:

, где

y₀ = 0.003, ; , тогда

.

Угол выхода потока из решетки (по отношению к направлению скорости U):

, при .

⁰.

Рассчитываем коэффициент скорости для сопловой решетки :

.

Рассчитываем действительную скорость истечения пара из сопел :

м/с.

Рассчитываем потерю в соплах :

кДж/кг.

y₁=1- 978 = 0.022, y₀=0.003.

Находим величину доли крупнодисперсной влаги на входе в решетку рабочих лопаток:

.

На диаграмме h-s из точки вверх по вертикали откладываем и

определяем на изобаре точку – окончания действительного процесса расширения пара в соплах.
Построение входного треугольника скоростей ступени.

При можно принять, что угол входа потока перегретого пара равен .

Из входного треугольника определяем действительную относительную

скорость пара на входе в рабочие лопатки =96 м/с и угол наклона её к окружной скорости U =27,5 град.

Построение выходного треугольника скоростей.

Рассчитываем теоретическую относительную скорость пара на выходе с

рабочих лопаток :

, м/с

где - располагаемый теплоперепад на рабочие лопатки;

кДж/кг;

м/с.

Входная высота решетки рабочих лопаток больше , то эффективный угол решетки рабочих лопаток на выходе определяется (сначала при =1, а затем после уточнения окончательно):

.

.

.

.

.

.

(по влажности в точке А₁), y₁=0.022, .

Коэффициент скорости для решетки рабочих лопаток при течении влажного пара:

.

Коэффициент потерь энергии для решетки рабочих лопаток при течении влажного пара:

.

.

Увеличение угла выхода потока из решетки рабочих лопаток:

, где

- угол отклонения жидкой фазы;

- угол отклонения паровой фазы;

y₁ – влажность пара перед решеткой рабочих лопаток.

.

м/с.

Тогда общий угол выхода потока из решетки рабочих лопаток с учетом влияния влажности:

⁰.

.

Коэффициент потерь энергии для решетки рабочих лопаток при течении перегретого пара:

.

.

Коэффициент скорости для решетки рабочих лопаток при течении перегретого пара:

=0,9495.

; м/с.

.

, , , тогда

.

Уточняем :

.

.

.

.

Определяем потери в решетке рабочих лопаток :

кДж/кг.

Точка А получена с учетом .

Рассчитываем выходную кинетическую энергию :

кДж/кг.

; - коэффициент скорости сопловой решетки.

;

.

Уточняем потери в решетках и выходную кинетическую энергию на случай течения перегретого пара:

кДж/кг.

.

; .

Рассчитываем относительный лопаточный КПД по следующим формулам:

;

,

где - коэффициент, учитывающий, какая часть выходной кинетической энергии используется в следующей ступени; = ;

;

.

- фиктивная скорость,м/с.

.

По другой формуле:

.

Определяем :

;

y₀ – влажность пара в точке А₀;

- увеличение влажности пара в процессе расширения в соплах и на рабочих лопатках;

;

; ; ; .

Относительная потеря от влажности пара:

.

Потеря от влажности в тепловых еденицах :

Так как ,кДж/кг; ; ;

,кДж/кг.

Определяем потерю от утечки над бандажом рабочих лопаток:

;

- степень реактивности у вершины;

;

;

;

,м.

мм - осевой зазор между бандажом и диафрагмой;

мм – радиальный зазор уплотнения над бандажом;

- число гребней на бандаже;

;

.

, кДж/кг.

Расход через зазоры по бандажу:

, кг/с.

Потери трения диска определяем так:

Сумма потерь:

.

Относительный внутренний к.п.д. ступени определяем по формуле:

.

Использованный теплоперепад ступени:

, кДж/кг.

Внутренняя мощность ступени:

, кВт.

Дата добавления: 2015-07-20