.6 Тепловой расчет двухвенечной ступени скорости
. Расход пара (из расчёта тепловой схемы) GI = 6,229 кг/c.
. Частота вращения ротора n = 50,000 c-1.
. Параметры пара перед соплами: а) давление p’0 = 3,800 МПа; б) температура T0 = 706,000 K; в) энтальпия i0 = 3291,285 кДж/кг.
. Тип ступени - двухвенечная КС-А.
. Отношение скоростей x = u/C0 = 0,25 [4, страница 20].
. Средний диаметр d = 1 м (по прототипу АК-6).
. Окружная скорость
 .
8. Условная скорость
 .
9. Изоэнтропийный перепад энтальпий
 .
10.
Параметры пара за ступенью (по h0I в i,s - диаграмме): а) давление p2I = 1,920 МПа; б) удельный объём v2t = 0,139 м3/кг.
. Отношение давлений:
а)  .
б)  .
12. Давление пара в критическом сечении
 .
13. Критический тепловой перепад (по i,s - диаграмме).крI = 176,463 кДж/кг.
. Удельный объём пара в критическом сечении vкрI = 0,131 м3/кг (по i,s - диаграмме).
. Скорость пара в критическом сечении.
16. Площадь проходных сечений
 ,
где jр = 0,97 - коэффициент расхода ступени [4].
. Синус угла sina11 = sin11,5° = 0,199.
. Произведение
. Путём подбора высот лопаток соплового аппарата l11 = 10…60 мм выбираем оптимальную степень парциальности eopt (см. таблицу 2, 3), откуда принимаем eopt = 0,152.
Таблица 2 - Расчёт двухвенечной ступени скорости
Параметр
|
Ед. изм.
|
Числовое значение
|
Расход пара G0
|
кг/с
|
6,229
|
Частота вращения ротора nс
|
с-1
|
50
|
Параметры пара перед соплами:
|
|
- давление p’0;
|
МПа
|
3,800
|
- температура t0;
|
ºC
|
432,850
|
- энтальпия i0.
|
кДж/кг
|
3291,285
|
Характеристическое отношение х
|
|
0,25
|
Средний диаметр d
|
м
|
1
|
Окружная скорость u = π∙d∙nс
|
м/с
|
157,080
|
Условная скорость Со = u/х
|
м/с
|
628,320
|
Изоэнтропийный перепад энтальпий в ступени hоI=Со2/(2∙103)
|
кДж/кг
|
197,393
|
Параметры пара за ступенью:
|
|
- давление p21;
|
МПа
|
1,920
|
- удельный объём v2t.
|
м3/кг
|
0,139
|
Отношение давлений:
|
|
- П = p21/p’о
|
-
|
0,505
|
- Пкр = (2/(к+1))к/(к-1)
|
-
|
0,546
|
к перегретого пара
|
-
|
1,3
|
Давление пара в критическом сечении pкр=Пкр∙ p’о
|
МПа
|
2,075
|
Удельный объём пара в критическом сечении vкр1
|
м3/кг
|
0,131
|
Скорость пара в критическом сечении сопла скр=(к∙ pкр∙ vкр1)1/2
|
м/с
|
594,451
|
Опытный коэффициент расхода φр
|
-
|
0,97
|
Площадь проходного сечения f11=G∙v/(0,97∙с)
|
м2
|
0,001421
|
Синус угла 
|
-
|
0,199
|
Произведение  ∙l11=f11/(π∙d∙sin∙α11)
|
м
|
0,002273
|
Таблицы 3
Параметр
|
Ед. изм.
|
Числовое значение
|
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
Степень парциальности ε
|
-
|
0,227
|
0,175
|
0,152
|
0,126
|
0,095
|
0,078
|
0,065
|
0,051
|
0,038
|
Высота лопаток:
|
|
|
|
|
а) сопел l11=ε∙l11∙103/ε
|
мм
|
10,00
|
13,00
|
15,00
|
18,00
|
24,000
|
29,000
|
35,000
|
45,000
|
60,000
|
б) I рабочего венца l21=а∙l11 (а=1,21)
|
мм
|
12,10
|
15,73
|
18,15
|
21,70
|
29,040
|
35,090
|
42,350
|
54,450
|
72,600
|
в) направляющего аппарата l12=b∙l21 (b=1,15)
|
мм
|
13,915
|
18,090
|
20,873
|
25,047
|
33,396
|
40,354
|
48,703
|
62,618
|
83,490
|
г) II рабочего венца l22=с∙l12 (с=1,14)
|
мм
|
15,863
|
20,622
|
23,795
|
28,554
|
38,071
|
46,003
|
55,521
|
71,384
|
95,179
|
Окружной КПД ступени ηu
|
-
|
0,7432
|
0,7432
|
0,7432
|
0,7432
|
0,7432
|
0,7432
|
0,7432
|
0,7432
|
0,7432
|
Поправочный коэффициент на средний диаметр Кd
|
-
|
1,010
|
1,010
|
1,010
|
1,010
|
1,010
|
1,010
|
1,010
|
1,010
|
1,010
|
Поправочный коэффициент на толщину выходной кромки профиля сопловой лопатки Кs
|
-
|
0,998
|
0,998
|
0,998
|
0,998
|
0,998
|
0,998
|
0,998
|
0,998
|
0,998
|
Поправочный коэффициент на высоту лопатки Кl
|
-
|
0,9510
|
0,9684
|
0,9785
|
0,9874
|
0,9982
|
1,0034
|
1,0081
|
1,0142
|
1,0214
|
Окружной КПД ступени с учётом поправок η'u =ηu∙Кd∙Кs∙Кl
|
-
|
0,712
|
0,725
|
0,733
|
0,740
|
0,748
|
0,752
|
0,755
|
0,760
|
0,765
|
Окружной тепловой перепад в ступени h'u=η∙u'∙hoI
|
кДж/кг
|
140,627
|
143,200
|
144,694
|
146,010
|
147,607
|
148,376
|
149,071
|
149,973
|
151,038
|
Осевая ширина профиля лопаток:
|
|
|
|
|
а) сопел В11
|
мм
|
30,00
|
30,00
|
30,00
|
30,00
|
30,00
|
30,00
|
30,00
|
30,00
|
30,00
|
б) I рабочего венца В21
|
мм
|
25,00
|
25,00
|
25,00
|
25,00
|
25,00
|
25,00
|
25,00
|
25,00
|
25,00
|
в) направляющего аппарата В12
|
мм
|
25,00
|
25,00
|
25,00
|
25,000
|
25,000
|
25,00
|
25,00
|
25,00
|
25,00
|
г) II рабочего венца В22
|
мм
|
25,00
|
25,00
|
25,000
|
25,000
|
25,000
|
25,00
|
25,00
|
25,00
|
25,00
|
В=(В21+В22)/2
|
м
|
0,025
|
0,025
|
0,025
|
0,025
|
0,025
|
0,025
|
0,025
|
0,025
|
0,025
|
l=(l21+l22)/2
|
м
|
0,014
|
0,018
|
0,021
|
0,025
|
0,034
|
0,041
|
0,049
|
0,063
|
0,084
|
Коэффициент С=(750∙В-2,5)∙102
|
-
|
1625,0
|
1625,0
|
1625,0
|
1625,0
|
1625,000
|
1625,0
|
|
1625,0
|
1625,0
|
Неактивная дуга, закрытая кожухом εк=0,9∙(1-ε)
|
-
|
0,695
|
0,743
|
0,764
|
0,786
|
0,815
|
0,829
|
0,842
|
0,855
|
0,866
|
Мощность, затрачиваемая на трение и вентиляцию ∆ Nтв
|
кВт
|
57,622
|
65,158
|
70,804
|
80,114
|
101,433
|
121,643
|
148,510
|
198,965
|
286,356
|
Потеря энергии на трение и вентиляцию ∆ hтв= ∆ Nтв/Gо
|
кДж/кг
|
9,251
|
10,460
|
11,367
|
12,861
|
16,284
|
19,528
|
23,842
|
31,942
|
45,971
|
Потеря энергии на концах сегментов сопел ∆hсегм=0,11∙(В21∙l21+ +В22∙l22)∙х∙ (h'u -∆hтв)∙zсс/f11 (zсс=1)
|
кДж/кг
|
1,778
|
2,335
|
2,706
|
3,243
|
4,265
|
5,057
|
5,931
|
7,188
|
8,531
|
Использованный внутренний теплоперепад в ступени hil=h'u- ∆hтв- ∆hсегм
|
кДж/кг
|
129,599
|
130,405
|
130,621
|
129,905
|
127,058
|
123,791
|
119,298
|
110,844
|
96,535
|
Относительный внутренний КПД ступени ηoil=hil/hol
|
-
|
0,657
|
0,661
|
0,662
|
0,658
|
0,644
|
0,627
|
0,604
|
0,562
|
0,489
|
Внутренняя мощность ступени Nil=Go∙hil
|
кВт
|
807,271
|
812,292
|
813,636
|
809,180
|
791,444
|
771,094
|
743,107
|
690,445
|
601,319
|
20. Высота лопаток:
а) сопел |
Скачать 0.88 Mb.