Детальный расчёт второй ступени

Читайте также:

Процесс расширения во второй ступени начнётся из точки окончания процесса расширения в первой ступени.

Из-за неточности отложения потерь на диаграмме находим энтальпию в точке окончания процесса расширения в первой ступени.

= 2774+0.6-29.51+2.95-7.22+1.16+0.288+0.225+0.063+0.17=2742.74кДж/кг.

Находим точку пересечения энтальпии с изобарой Р₂.

Откладываем расчётный теплоперепад на вторую ступень.

Для контроля над плавностью раскрытия проточной части одновременно с ведением расчёта в масштабе вычерчиваем проточную часть. Расчёт ведется согласно методике, изложенной в [3]. Для плавности раскрытия проточной части необходимо уточнить l^II₁.

r₁=d₁/2 =1,809/2 =0,9045м.

r₂=d₂/2 = 1,8123/2=0,90615м.

=r₂-r₁=0,00165

l^I₂=0,1362.

, для l^I₂.

l^II₁=2(l^I₂/2+ )

l^II₁=

Выбираем корневую степень реактивности ρ_к в пределах 0,05…0,1, а

C^I₂ =С^II₀ 42 м/с.

Учитывая, что выходная кинетическая энергия

ΔH₀ = C₀²/2 Дж/кг, ΔH₀ = C₀²/2000 кДж/кг,

определим располагаемый теплоперепад на ступень от параметров торможения:

= H₀+χ_о*ΔH₀, χ^II_о= =0,8.

где χ_о – коэффициент использования входной кинетической энергии.

ΔH₀ = C₀²/2000 = 42²/2000 = 0.882 кДж/кг,

= H₀+χ_о*ΔH₀ = = 36.86 кДж/кг.

Корневой диаметр находим по формуле:

d_к = d₀-l₁,

где d₀ – средний диаметр ступени из таблицы №2, в м; l₁ – высота сопловой лопатки в м.

Предварительно рассчитываем высоту сопловой лопатки по формуле:

l₁ =0,146м.

d_к = 1,8123-0,146 = 1,66 м.

Определяем степень реактивности на среднем диаметре ρ_ср по формуле:

Располагаемый теплоперепад на сопловую решётку равен

кДж/кг,

кДж/кг.

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

К_аэр – характеризует аэродинамическое совершенство проточной части;

Производится расчет 2-й ступени ЦВД, полностью работающей во влажном паре.

Уточняем окружную скорость движения рабочих лопаток U:

, м/с

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

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

м/с;

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 , ;

C₁_t - теоретическая скорость истечения пара из сопел; d₁ – средний диаметр первой ступени ЦВД;

l₁ – высота сопловой лопатки;

Выбираем хорду соплового профиля ; принимаю =130 мм.

По отношению =0,852, а также =5.84, 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 определяем коэффициент динамической вязкости .

, α_1эф=9.85⁰.

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 =0,9981.

Используя полученное значение коэффициента расхода для сопловой решетки уточняем :

, α_1эф=9.86⁰.

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= 0.03, ; , 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- 0,958 = 0.042, y₀=0.03.

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 =87 м/с и угол наклона её к окружной скорости U =30 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):