«Расчёт проточной части газотурбинной установки со степенью регенерации 0.2 и электрической мощностью 54 МВт». Курсовая нанетатели Макиенко АО ЗТЭ-191. Исходные данные
![]()
|
Расчет турбиныПоскольку ГТУ проектируется для привода электрогенератора, частота вращения ротора установки принимается равной 50 с -1. Конечное давление по параметрам торможения ![]() Температура заторможенного потока перед турбиной
где Tс - температура газа перед турбиной, определенная при расчете тепловой схемы газотурбинной установки; ωс - скорость газа во входном патрубке. Значения скоростей во входном и выходном патрубках, первой и за последней ступенью, а также КПД входного и выходного патрубка принимают исходя из рекомендуемых значений, приведенных в табл. 5.1. Теплоперепад турбины по параметрам торможения
Значения скоростей во входном и выходном патрубках, перед первой и за последней ступенью, а также КПД входного и выходного патрубка принимают исходя из рекомендуемых значений, приведенных в таблице 3.1. Давление торможения перед турбиной
Плотность газа перед турбиной по параметрам торможения определяется по следующей формуле:
Таблица 3.1. Параметры при расчёте турбины
Потери давления торможения во входном патрубке вычисляют, приняв ![]()
Давление торможения перед первой ступенью
Определяется теоретическая и расчетная температура газа за турбиной
Вычисляется температура газов за последней ступенью
Поскольку давление за последней ступенью мало отличается от давления за турбиной, при определении плотности можно принять
Определяется величина потерь полного давления в выходном патрубке:
Давление торможения за последней ступенью турбины
Для определения числа ступеней турбины вычисляется располагаемый теплоперепад по параметрам перед первой и за последней ступенями:
отношение давлений в ступенях турбины. Диаметр корневых сечений dk определяется из условия обеспечения рекомендуемой окружной скорости uк (см. таблицу 3.1)
Рассчитывается располагаемый теплоперепад одной ступени:
![]() Определяется число ступеней турбины
Вычисляется коэффициент возврата тепла αm
Уточняется теплоперепад одной ступени
Из уравнения неразрывности определяется ориентировочное значение периферийного диаметра первой ступени турбины
(принято cosγ0=0,98). Высота направляющих лопаток на входе в первую ступень турбины
Для определения высоты лопаток последней ступени назначают приемлемое отношение ![]()
Находится площадь проходного сечения последней ступени
Меридиональная скорость за последней ступенью сzs определяется из уравнения неразрывности:
Найденное значение сzs вполне приемлемо и может быть принято. Однако в первых ступенях целесообразно принять меньшее значение меридиональной скорости. Угол выхода лопатки в корневом сечении α1к и степень реактивности θк принимают исходя из рекомендуемых значений (см. табл. 3.1). Коэффициент скорости ![]() ![]() Рассчитывается теоретическая скорость за соплами первой ступени, соответствующая изоэнтропийному течению в сопловой решётке
Меридиональная скорость определяется по формуле
Если меридиональная скорость в первой ступени заметно меньше, чем в последней, нецелесообразно выполнять все ступени однотипными. Можно, например, объединить первые несколько ступеней в одну группу, а остальные ступени выполнять индивидуальными. Существует несколько законов распределения окружных проекций скоростей в ступени турбины. В рамках данного курсового проекта предлагается выполнить расчёт ступени турбины, воспользовавшись законом постоянной меридиональной скорости, описываемый уравнением 3.28. Кроме того, потребуем постоянства работы по высоте лопаток.
Расчет треугольников скоростей производится для трех сечений – корневого, среднего и периферийного. Определяется средний диаметр в сечении перед соплами
Вычисляется окружная проекция скорости в корневом сечении
После преобразования формулы 3.28, определяется окружная проекцию скорости на среднем диаметре
Меридиональная проекция относительной скорости ![]() ![]() Далее вычисляется окружная скорость, проекция относительной скорости на окружное направление и относительная скорость на среднем диаметре
Меридиональная скорость на среднем диаметре с1sc в соответствии с принятым законом распределения скоростей постоянна, т.е. равна с1sк. Определяется действительное и теоретическое значения абсолютной скорости на среднем диаметре
Располагаемый теплоперепад в рабочей решетке находится по формуле
Вычисляется степень реактивности
Относительная скорость за рабочими лопатками находится по формуле
Средняя меридиональная проекция скорости с2s принимается равной c1s. Вычисляются ![]()
Желательно, чтобы значение угла α2 находилось в пределах 70 – 80 °, что может быть достигнуто, например, путем небольшого изменения диаметров (т.е. параметра ![]() Определяется температура, давление и плотность газа перед рабочими лопатками первой ступени:
Диаметр периферийного сечения находится из уравнения неразрывности
Принято ![]() Определяются параметры газа за ступенью
Вычисляется диаметр периферийного сечения на выходе из рабочих лопаток ступени
Принято ![]() Дальнейший расчет газовой турбины предлагается свести в таблицу 3.2. Таблица 3.2.
![]() Рисунок 5. Треугольник скоростей для диаметра сечения dk ![]() Рисунок 6. Треугольник скоростей для диаметра сечения dc ![]() Рисунок 7. Треугольник скоростей для диаметра сечения dп Определяется КПД ступени на расчётных диаметрах:
За КПД ступени допустимо принять среднеарифметическое значение КПД
Определяется величина зазора между корпусом турбины и рабочими лопатками ступени
где ![]() Влияние утечек оценивают по формуле
г ![]() ![]() = (1,452-1,242)/2= 0,420 м. Дополнительные потери в ступени возникают также вследствие утечки газа через уплотнения диафрагмы. Их учет может быть произведен после определения размеров диафрагменного уплотнения и расчета утечки через диафрагменное уплотнение. Вывод: Газотурбинной установкой называют тепловой двигатель, состоящий из трех основных элементов: воздушного компрессора, камеры сгорания и газовой турбины. В результате проведенного расчета были определены геометрические параметры проточной части турбины, также были определены термодинамические параметры цикла и построены треугольники скоростей. |