Конденсационная паровая турбина типа К-6-4. Описание конструкции турбины типа к6 Регулирующая ступень

• Название: Описание конструкции турбины типа к6 Регулирующая ступень
• Анкор: Конденсационная паровая турбина типа К-6-4
• Дата: 12.06.2021
• Размер: 0.88 Mb.
• Имя файла: bibliofond.ru_867327.rtf
• Тип: Реферат; #216886
• страница: 4 из 7

или .
В этом выражении характеристический коэффициент х для первых ступеней целесообразно выбирать равным или меньше х_opt, так как при изменении нагрузки турбины режимный коэффициент х первых ступеней конденсационных турбин практически не изменяется. Тогда
,

где - степень реактивности [1, страница 39].

Произведение

Тогда
.
Т.к. l₁ 16 мм, то выполняем первую нерегулируемую ступень с парциальным впуском пара.

Высоту лопатки принимаем равной

Тогда парциальность

Известно, что с введением парциальности в ступени появляются специфичные потери энергии (на вентиляцию и на концах сегментов сопел), которые приводят к соответствующему снижению по сравнению с коэффициентом полноподводной ступени . Для учета этого влияния введем следующую эмпирическую зависимость, аппроксимирующую опытную функцию:


С учетом влияния парциальности на x



Т. к. мы не получили принятую высоту лопатки то подбираем нужную парциальность , при которой и

Тогда с учетом потерь от введения парциальности

По принятым значениям d₁ и n вычисляется окружная скорость на средней окружности первой ступени

₁ = p×d₁×n_c = p×0,95×50 = 149,226 м/с.
Перепад энтальпий

₀ = C₀²/2 = 0,5×u²×x^-2 = 0,5×149,226²×0,450^-2 = 54,984 кДж/кг.
.4 Ориентировочные параметры промежуточных ступеней давления. Формирование проточной части нерегулируемых ступеней
Характерным для формирования проточной части является закон изменения средних диаметров нерегулируемых ступеней, при котором на 1/3 длины ротора, занятой ступенями высокого давления, они практически постоянные; на второй трети, занятой ступенями среднего давления, - увеличиваются примерно на (d_(z)-d₍₁₎)/3; в ступенях низкого давления диаметры увеличиваются приблизительно ещё на 2(d_(z)-d₍₁₎)/3. Для выполнения дальнейших предварительных расчётов ступеней давления принятый закон изменения средних диаметров ступеней вдоль проточной части проектируемой турбины наносится на отдельную диаграмму, где по оси абсцисс откладывается в некотором масштабе длина ротора между крайними нерегулируемыми ступенями.

Для определения числа нерегулируемых ступеней необходимо также задать закон изменения режимных параметров x и h₀ вдоль проточной части проектируемой турбины. Принимаю закон изменения x₁=const от первой ступени до L/2, а далее возрастание до x_z последней ступени по плавной, практически прямой линии (см. рисунок 10).

Рисунок 10 - Изменение конструктивных и режимных параметров нерегулируемых ступеней вдоль проточной части турбины
Располагаемый перепад энтальпий промежуточных ступеней давления с учётом коэффициента использования выходной кинетической энергии можно вычислить по формуле
h₀ = 0,5×К₀×α²×n²×d²/x²,
где К₀ - коэффициент (для первой ступени К₀=1, для промежуточных ступеней К₀ = 0,92…0,96).

По этой формуле вычисляем тепловые перепады для точек 1 и z, а также для 11 промежуточных точек, подставляя значения d и x с графиков, представленных на рисунке 10 (кривые x и d). Полученные теплоперепады наносим на диаграмму рисунка 10 и соединяем плавной линией, иллюстрируя закон изменения располагаемых тепловых перепадов в нерегулируемых ступенях вдоль проточной части.₀₍₁₎=0,5×1×p²×50²×0,950²/0,450² = 54,983 кДж/кг;_0(z)=0,5×0,96×p²×50²×1,347²/0,500² = 85,956 кДж/кг;₀₍₂₎=0,5×0,96×p²×50²×0,950²/0,450² = 52,784 кДж/кг;₀₍₃₎=0,5×0,96×p²×50²×0,950²/0,450² = 52,784 кДж/кг;₀₍₄₎=0,5×0,96×p²×50²×0,950²/0,450² = 52,784 кДж/кг;₀₍₅₎=0,5×0,96×p²×50²×0,950²/0,450² = 52,784 кДж/кг;₀₍₆₎=0,5×0,96×p²×50²×0,983²/0,450² = 56,515 кДж/кг;₀₍₇₎=0,5×0,96×p²×50²×1,016²/0,450² = 60,373 кДж/кг;₀₍₈₎=0,5×0,96×p²×50²×1,049²/0,458² = 62,130 кДж/кг;₀₍₉₎=0,5×0,96×p²×50²×1,082²/0,467² = 63,577 кДж/кг;₀₍₁₀₎=0,5×0,96×p²×50²×1,148²/0,475² = 69,180 кДж/кг;₀₍₁₁₎=0,5×0,96×p²×50²×1,215²/0,483² = 74,944 кДж/кг;₀₍₁₂₎=0,5×0,96×p²×50²×1,281²/0,492² = 80,288 кДж/кг.
.5 Число нерегулируемых ступеней давления и распределение теплового перепада между ними
Число нерегулируемых ступеней давления и распределение теплового перепада между ними проводится графо-аналитическим методом. При этом определяется осредненный по проточной части тепловой перепад h_0(ср).

Для этого, используя ранее найденные h_0(i), определяем h_0(ср)


Число нерегулируемых ступеней давления z зависит, главным образом, от величины срабатываемого в них общего теплового перепада

_о(сд) = H₀× (1+a)-h_о1=1189,928×(1+0)-197,393 = 992,535 кДж/кг,
где a - коэффициент возврата тепла (в первом приближении a = 0).

Величина Н₀ зависит от начальных и конечных параметров пара, h_оI - от типа регулирующей ступени и принятых для нее расчетных значений d и х.

’= H_о(сд)/h_0(ср) = 992,535/62,384 = 15,910.
Полученный результат z’ округляется до ближайшего целого числа z = 16 ступеней и по нему определяется коэффициент возврата тепла
a = K_t× (1-h_0i) ×H₀× (z-1)/z = 3,2×10^-4×(1-0,794)×1189,928×(16-1)/16 = 0,074.
С учетом коэффициента возврата тепла уточняем H_{0(сд)о(сд)} = 1189,928×(1+0,074) - 197,393 = 1080,590 кДж/кг.

Далее уточняем z=H_о(сд)/h_0(ср)=1080,590/62,384=17,322(до ближайшего целого числа), z = 17 ступеней.

Для определения влияния числа ступеней на к.п.д. турбины необходимо определить характеристический коэффициент X (аналог коэффициента x отдельной ступени) по формуле:
.
Для вычисления этого коэффициента на данной стадии проектирования базу L разделяем на (z-1) равных отрезков, получив на их границах соответственно точки 1, 2, 3, …, (z-1), z, отвечающие номерам нерегулируемых ступеней (см. рисунок 10).

Для каждой из ступеней в указанной точке на кривой d находим средние диаметры, а по ним и известной частоте вращения ротора вычисляем окружные скорости.₁ = π×d₁×n = π ×0,950×50 = 149,226 м/с;₂= π ×d₂ ×n = π ×0,950×50 = 149,226 м/с;₃ = π ×d₃×n = π ×0,950×50 = 149,226 м/с;₄ = π ×d₄×n = π ×0,950×50 = 149,226 м/с;₅ = π ×d₅×n = π ×0,950×50 = 149,226 м/с;₆ = π ×d₆×n = π ×0,968×50 = 150,482 м/с;₇ = π ×d₇n = π ×0,981×50 = 154,095 м/с;₈ = π ×d₈×n = π ×1,004×50 = 157,708 м/с;₉ = π ×d₉×n = π ×1,027 ×50 = 161,321 м/с;₁₀ = π ×d₁₀×n = π ×1,051×50 = 165,091 м/с;₁₁ = π ×d₁₁×n = π ×1,074×50 = 168,704 м/с;₁₂ = π ×d₁₂×n = π ×1,113×50 = 174,830 м/с;₁₃ = π ×d₁₃×n = π ×1,159×50 = 182,055 м/с;₁₄ = π ×d₁₄×n = π ×1,206×50 = 189,438 м/с;₁₅ = π ×d₁₅×n = π ×1,253×50 = 196,821 м/с;₁₆ = π ×d₁₆×n = π ×1,300×50 = 204,204 м/с;₁₇ = π ×d₁₇×n = π 1,347×50 = 211,586 м/с.

Следовательно

.

Полученное значение X позволяет оценить относительный эффективный к.п.д. проектируемой турбины α_oe с помощью графика α_oe = f(X) (рисунок 11). В результате получаем α_oe = 0,865.

Рисунок 11 - Зависимость относительного эффективного КПД турбины от характеристического коэффициента x
Сумму предварительных тепловых перепадов, включающую и теплоперепад регулирующей ступени сравниваем с величиной Н₀× (1+), и определяем разность






Эту разность делим на число нерегулируемых ступеней
кДж/кг.
Определяем окончательно теплоперепады по формуле
.
Полученные параметры занесены в таблицу 4.
Таблица 4 - Предварительные параметры нерегулируемых ступеней турбины

Номер ступени Z	Параметры ступеней
	Средний диаметр ступени d, м	Окружная скорость u, м/с	Предварительный теплоперепад, кДж/кг	, кДж/кг	Окончательный теплоперепад , кДж/кг	Характеристический коэффициент Х
1	0,95	149,226	54,983	0,168	55,151	0,45
2	0,95	149,226	52,784	0,168	52,952	0,45
3	0,95	149,226	52,784	0,168	52,952	0,45
4	0,95	149,226	52,784	0,168	52,952	0,45
5	0,95	149,226	52,784	0,168	52,952	0,45
6	0,958	150,482	53,677	0,168	53,845	0,45
7	0,981	154,095	56,285	0,168	56,453	0,45
8	1,004	157,708	58,955	0,168	59,123	0,45
9	1,027	161,321	60,873	0,168	61,041	0,453
10	1,051	165,091	62,096	0,168	62,264	0,459
11	1,074	168,704	63,181	0,168	63,349	0,465
12	1,113	174,830	66,135	0,168	66,303	0,471
13	1,159	182,055	70,216	0,168	70,384	0,476
14	1,206	189,438	74,145	0,168	74,313	0,482
15	1,253	196,821	78,081	0,168	78,249	0,488
16	1,300	204,204	82,019	0,168	82,187	0,494
17	1,347	211,586	85,956	0,168	86,124	0,500

3.6 Детальный тепловой расчёт нерегулируемых ступеней давления
Детальный тепловой расчет нерегулируемых ступеней выполняется последовательно ступень за ступенью, начиная с первой. Он состоит из трех основных этапов для каждой нерегулируемой ступени: расчет направляющих лопаток, расчет рабочих лопаток и определение потерь энергии, относительного внутреннего к.п.д. и внутренней мощности ступени. Только после того, как определены все конструктивные и режимные параметры, установлена приемлемость их значений, построен эскиз проточной части первой ступени и найдены параметры пара за ней, можно приступить к расчету второй ступени и т.д.
3.6.1 Расчёт направляющих лопаток первой нерегулируемой ступени

1.Средний диаметр d₁ = 0,95 м;

.Тепловой перепад h_i1 = 55,151 кДж/кг;

.Характеристический коэффициент х = 0,45;

.Частота вращения n_c = 50 c^-1;

.Окружная скорость u = p∙d₁∙n_с = p∙1,050∙50 =149,226 м/с;

6.Расход пара через ступень

_i = G_(i-1) - ∆G_пу - G_отб = 6,229-0,204-0 = 6,025 кг/с,
где ∆G_пу- отбор пара через переднее уплотнение