ГТУ36000. Расчет турбины гту
![]()
|
3. Расчет турбины Поскольку ГТУ проектируется для привода электрогенератора, частота вращения ротора установки принимается равной 50 с -1. Конечное давление по параметрам торможения ![]() 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 расчете турбины
Потери давления торможения во входном патрубке вычисляют, приняв ![]() ![]() ![]() ![]() Давление торможения перед первой ступенью ![]() ![]() ![]() Определяется 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: ![]() где ![]() 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 φ и ζ=1-φ2 =0,05 принимают по опытным данным, представленным в атласах профилей турбин. Рассчитывается теоретическая скорость за соплами первой ступени, соответствующая изоэнтропийному течению в сопловой решетке ![]() 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 расчет ступени турбины, воспользовавшись законом постоянной меридиональной скорости, описываемый уравнением 3.27. 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 3.27, определяется окружная проекция 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.
![]() Определяется КПД ступени на расчетных 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 ![]() где ![]() 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. |