Построение ориентировочного процесса расширения пара в h-sдиаграмме

1. На пересечении изобары бар и изотермы находится начальная точка 0 процесса и энтальпия кДж/кг. Располагаемый теплоперепад кДж/кг турбины измеряется по изоэнтропе кДж/(кг∙К) между изобарами бар и бар. Дросселирование в клапанах турбины смещает начальную точку состояния пара вправо (т. 0’, изобара ),

бар,

Таким образом, располагаемый теплоперепад уменьшается до .

2. На диаграмме от т. 0’ откладывается теплоперепад, срабатываемый в соплах ступени кДж/кг и в самой регулирующей ступени кДж/кг, находятся бар – давление за соплами и бар – давление за ступенью.

3. Определяется точка окончания процесса расширения пара в регулирующей ступени. Она находится на пересечении изобары бар и энтальпии конца процесса расширения пара в ступени :

,

где - внутренний относительный КПД регулирующей ступени, по [2].

кДж/кг.

4. Давление за последней ступенью турбины:

бар,

где , принимаем по [2].

5. Проведя из т.2’ изоэнтропу до пересечения с изобарой бар, находим т.3 и теплоперепад на нерегулируемые ступени :

,

где – энтальпия пара в конце изоэнтропного процесса расширения пара в нерегулируемых ступенях. Энтальпия находится на пересечении изобары бар и изоэнтропы кДж/(кг∙К):

кДж/кг,

кДж/кг.

6. Внутренний относительный КПД нерегулируемых ступеней :

,

где - механический КПД;

- относительный эффективный КПД нерегулируемых ступеней. находится по [3] в зависимости от отношения:

,

где - эффективная мощность турбины, МВт,

МВт,

МПа/МВт,

Следовательно

.

Тогда

7. Внутренний теплоперепад нерегулируемых ступеней :

кДж/кг.

8. Откладывая от т.2’ , находим энтальпию пара за последней ступенью (т.4):

кДж/кг.

9. Потеря с выходной скоростью последней ступени :

кДж/кг,

где – скорость пара за последней ступенью, м/с по [3].

кДж/кг.

10. Откладывая потерю с выходной скоростью вверх от т.4, находим энтальпию пара за турбиной (т.5):

кДж/кг.

4 ОРИЕНТИРОВОЧНЫЙ РАСЧЕТ РЕГУЛИРУЮЩЕЙ СТУПЕНИ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИАМЕТРА И ВЫСОТЫ СОПЛОВОЙ РЕШЕТКИ РЕГУЛИРУЮЩЕЙ СТУПЕНИ

1. Задаемся оптимальным отношением скоростей для одновенечной ступени по [3]

2. Теоретическая скорость потока за соплами:

м/с.

3. Действительная скорость:

м/с,

где - скоростной коэффициент.

4. Окружная скорость:

м/с.

5. Средний диаметр ступени:

м,

где - частота вращения ротора турбины.

Найденное значение среднего диаметра регулирующей ступени должно находится в интервале м.

6. Произведение степени парциальности на высоту сопловой решетки:

,

где - теоретический удельный объем пара за сопловой решеткой. Определяется из построения процесса по h-S диаграмме в т.1с, ;

- коэффициент расхода сопл, по [3].

мм,

7. Высота сопловой решетки:

мм,

где - степень парциальности, по [3].

Найденное значение высоты сопловой решетки должно удовлетворять условию прочности: мм для одновенечной ступени.

5 РАСЧЕТ ПЕРВОЙ НЕРЕГУЛИРУЕМОЙ СТУПЕНИ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЕЕ РАЗМЕРОВ И СРАБАТЫВАЕМОГО ТЕПЛОПЕРЕПАДА

Цель расчета – установить зависимость между диаметром ступени, высотой сопл и располагаемым теплоперепадом. Расчет выполняется табличным методом (таблица 5.1).

Таблица 5.1 – Определение размеров первой нерегулируемой ступени

№ п/п	Величина	Способ определения	Разм.	Варианты
		Принимается	кДж/кг
			м/с		268,7				424,8
			м/с		134,3	164,5		201,5	212,4
		По h-S диаграмме		0,037	0,039	0,041	0,043	0,044	0,045
			м	0,605	0,855	1,048	1,21	1,283	1,353
			мм	99,25	52,35	36,67	28,84	26,24	24,14
			кДж/кг	22,2	44,4	66,67	88,9

Здесь: , кг/с. По [3] принимаем: скоростной коэффициент , отношение скоростей , коэффициент расхода сопл , угол . степень реактивности .

По результатам вариантного расчета строится график (рисунок 2).

Диаметр первой нерегулируемой ступени принимается равным:

м.

По м определяем располагаемый теплоперепад и высоту сопла первой нерегулируемой ступени.

В нерегулируемых ступенях в целях исключения потерь на вентиляцию принимаем .

Высота сопла мм, теплоперепад кДж/кг.

6 РАСЧЕТ ПОСЛЕДНЕЙ НЕРЕГУЛИРУЕМОЙ СТУПЕНИ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЕЕ РАЗМЕРОВ И СРАБАТЫВАЕМОГО ТЕПЛОПЕРЕПАДА

Определение размеров проводят вариантным расчетом. Приведенным в таблице 6.1.

Таблица 6.1 – Определение размеров последней нерегулируемой ступени

№ п/п	Величина	Способ определения	Разм.	Варианты
			м	0,718	0,754	0,79	0,826	0,862	0,897
			кДж/кг	27,42	30,24	33,2	36,3	39,52	42,8
			кДж/кг	24,68	27,22	29,88	32,67	35,57	38,52
			м/с	229,9	240,7	251,5	262,4	273,2	283,8
			мм
			мм
			м	0,417	0,48	0,539	0,595	0,649	0,7

Здесь: , , , ,

отношение скоростей ,

коэффициент использования выходной скорости предыдущей ступени в последней принимаем по [3],

потеря энергии с выходной скоростью предыдущей ступени принимаем кДж/кг по [3], удельный объем за соплами последней ступени ориентировочно определяем по состоянию пара в конце процесса ,

степень парциальности , , мм и мм по [1].

Корневой диаметр последней ступени:

мм.

По данным таблицы 6.1 строится график (рисунок 3). По нему находим средний диаметр последней ступени м и тепловой перепад последней ступени кДж/кг.

7 РАСЧЕТ ЧИСЛА НЕРЕГУЛИРУЕМЫХ СТУПЕНЕЙ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИАМЕТРОВ НЕРЕГУЛИРУЕМЫХ СТУПЕНЕЙ. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОПЕРЕПАДА ПО СТУПЕНЯМ ТУРБИНЫ

Применяется графический метод определения числа ступеней. В начале и конце отрезка горизонтальной прямой (базы) (b=150 мм) на ординатах откладывают и , и , и (рисунок 4). Верхние концы отрезков соединяют прямой линией. Здесь же откладывают в масштабе теплоперепады первой и последней ступеней.

Промежуточные значения наносят на график после их вычисления по формуле:

,

где по [3].

;

,

где мм – длина выбранной базы;

мм – отрезок базы, выбранный произвольно.

м;

м;

м;

м;

кДж/кг;

кДж/кг;

кДж/кг;

кДж/кг.

Среднее значение теплоперепада нерегулируемых ступеней:

кДж/кг.

Определение коэффициента возврата теплоты производится с помощью ориентировочного процесса расширения пара в проточной части нерегулируемых ступеней (рисунок 5). Теплоперепад разбиваем изобарами на 5 частей. Коэффициент возврата теплоты определяется по выражению:

.

Коэффициент возврата теплоты находится в диапазоне [3].

Число нерегулируемых ступеней турбины определяется по формуле и округляется до целого:

шт.

Располагаемые теплоперепады нерегулируемых ступеней турбины разбиваются по ступеням так, чтобы выполнялось условие

,

где к – порядковый номер ступени (от 1до z).

Для этого база b разбивается на (z-1) равных частей, для каждой ступени вписывают в таблицу 7.1 значения , , , .

Таблица 7.1 - теплоперепад турбины по ступеням

№ ступени	Диаметр ступени, d, м			Теплоперепад ступени ,кДж/кг
	0,718	0,47	0,1		0,0259	32,0259
	0,727	0,47	0,1	29,62	0,024	29,644
	0,735	0,47	0,1	28,5	0,023	28,523
	0,745	0,47	0,1	28,05	0,0227	28,0727
	0,755	0,47	0,1	28,4	0,023	28,423
	0,765	0,47	0,1	29,25	0,0237	29,2737
	0,773	0,47	0,1	30,12	0,0244	30,1444
	0,78	0,47	0,1	30,75	0,0249	30,7749
	0,79	0,47	0,1	31,5	0,0255	31,5255
	0,8	0,47	0,1	32,34	0,0262	32,3662
	0,81	0,47	0,1	32,75	0,0265	32,7765
	0,82	0,47	0,1	33,5	0,0271	33,5271
	0,825	0,47	0,1	34,25	0,0277	34,2777
	0,835	0,47	0,1	35,25	0,0285	35,2785
	0,845	0,47	0,1	36,75	0,0297	36,7797
	0,854	0,47	0.1	38,5	0,0311	38,5311

Рассчитываем сумму располагаемых теплопадений ступеней и определяем невязку :

кДж/кг.

Определяем поправку к теплоперепаду для каждой ступени:

.

Корректируем теплоперепад каждой ступени:

.

кДж/кг;

кДж/кг.

Дата добавления: 2015-08-18