ГТУ36000. Расчет турбины гту
 Скачать 2.35 Mb.
|
|
3. Расчет турбины Поскольку ГТУ проектируется для привода электрогенератора, частота вращения ротора установки принимается равной 50 с -1. Конечное давление по параметрам торможения  принимают равным 105 Па.Теплоперепад турбины по параметрам торможения  = 848,15 кДж/кг (3.1)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  =5,94 10 Па (3.2)Плотность газа перед турбиной по параметрам торможения определяется по следующей формуле:  =1,09 кг/м (3.3)Таблица 3.1. Параметры при расчете турбины
Потери давления торможения во входном патрубке вычисляют, приняв    : =242 Па (3.4)Давление торможения перед первой ступенью  =5,93758 10 Па (3.5)Определяется температура газа за турбиной  =1292,34 К (3.6) =1202,08 К (3.7)Вычисляется температура газов за последней ступенью  =1286,44 К = 1013,44 (3.8)Поскольку давление за последней ступенью мало отличается от давления за турбиной, при определении плотности можно принять  =0,27 кг/м (3.9)Определяется величина потерь полного давления в выходном патрубке:  = 643,1 Па (3.10)Давление торможения за последней ступенью турбины  = 1,00643 10 Па (3.11)Для определения числа ступеней турбины, вычисляется располагаемый теплоперепад по параметрам перед первой и за последней ступенями:  = 538,77 кДж/кг (3.12)где  =5,9- отношение давлений в ступенях турбины. (3.13)Диаметр корневых сечений dk определяется из условия обеспечения рекомендуемой окружной скорости uк (см. таблицу 3.1)  = =1,13 м (3.14)Рассчитывается располагаемый теплоперепад одной ступени:  = =75664,77 кДж/кг (3.15) - рекомендуемое отношение скоростей (см. таблицу 3.1). Определяется число ступеней турбины  =11,21≈11 (3.16)Вычисляется коэффициент возврата тепла αm  =0,0265 (3.17)Уточняется теплоперепад одной ступени  =49,34 кДж/кг (3.18)Из уравнения неразрывности определяется ориентировочное значение периферийного диаметра первой ступени турбины  =1,51м (3.19)(принято cosγ0=0,98). Высота направляющих лопаток на входе в первую ступень турбины  =0,21 (3.20)Для определения высоты лопаток последней ступени назначают приемлемое отношение  , тогда =2,2 м (3.21) =0,55 (3.22)Находится площадь проходного сечения последней ступени  =2,85 м (3.23)Меридиональная скорость за последней ступенью сzs определяется из уравнения неразрывности:  =96,75 м/с (3.24)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  =379,74м/с (3.25)Меридиональная скорость определяется по формуле  =379,74 sin15=91,86м/с (3.26)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.  (3.27)Расчет треугольников скоростей производится для трех сечений - корневого, среднего и периферийного. Определяется средний диаметр в сечении перед соплами  =1,31м (3.28)Вычисляется окружная проекция скорости в корневом сечении  =379,74 cos15=368,46 м/с (3.29)После преобразования формулы 3.27, определяется окружная проекция скорости на среднем диаметре  =315,89 м/с (3.30)Меридиональная проекция относительной скорости  равна меридиональной проекции абсолютной скорости  .Далее вычисляется окружная скорость, проекция относительной скорости на окружное направление и относительная скорость на среднем диаметре  =3,14 1,31 50=204,82 м/с (3.31) =111,08 м/с (3.32) =144,14 м/с (3.33)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  =328,98 м/с (3.34) =337,41 м/с (3.35)Располагаемый теплоперепад в рабочей решетке находится по формуле  =21,19 кДж/кг (3.36)Вычисляется степень реактивности  =0,28 (3.37)Относительная скорость за рабочими лопатками находится по формуле  =243,77 м/с (3.38)Средняя меридиональная проекция скорости с2s принимается равной c1s. Вычисляются   =22,5º (3.39) =224,27 м/с (3.40) =-19,46 м/с (3.41) = 77º (3.42)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:  =1483,70 K = 1210,70°С (3.43) =1478,98 К = 1205,98°С (3.44) =517197 Па (3.45) = 1,212 кг/м (3.46)Диаметр периферийного сечения находится из уравнения неразрывности  =1,363 м (3.47)Принято  = 0,98. Определяются параметры газа за ступенью  =1467,9 К (3.48) =1483,7 К (3.49) =541255 Па (3.50) =1,282 кг/м (3.51)Вычисляется диаметр периферийного сечения на выходе из рабочих лопаток ступени  =1,43 м (3.52)Принято  = 0,96Дальнейший расчет газовой турбины предлагается свести в таблицу 3.2. Таблица 3.2.
 Определяется КПД ступени на расчетных диаметрах:  = =0,6582 (3.56) = =0,7170 (3.57) = =0,5729 (3.58)За КПД ступени допустимо принять среднеарифметическое значение КПД  =0,6663 (3.59)Определяется величина зазора между корпусом турбины и рабочими лопатками ступени  =0,0157 м (3.59)где  - относительная величина зазора.Влияние утечек оценивают по формуле  , (3.59)где  - опытный коэффициент; l - длина лопаткиДополнительные 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. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
