Тепловой расчет паровой многоступенчатой противодавленческой турбины
![]()
|
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПРОМЫШЛЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И ДИЗАЙНА» ВЫСШАЯ ШКОЛА ТЕХНОЛОГИИ И ЭНЕРГЕТИКИ Институт энергетики и автоматизации Кафедра теплосиловых установок и тепловых двигателей Курсовая работа по дисциплине «Нагнетатели и тепловые двигатели в промышленной теплоэнергетике» на тему: Тепловой расчет паровой многоступенчатой противодавленческой турбины
Санкт-Петербург 2020 Содержание Исходные данные……………………………………………………...................3 Предварительный расчет паровой турбины…………………………………......3 Детальный тепловой расчет проточной расчет многоступенчатой паровой турбины……………………………………………………………………………5 Расчет нерегулируемых ступеней………………………………………………23 Расчет первой нерегулируемой ступени……………………………………….24 Расчет второй нерегулируемой ступени……………………………………….31 Расчет характеристик многоступенчатой противодавленческой турбины…..38 Исходные данные: Электрическая номинальная мощность турбиныNэ=26 МВт Давление пара перед клапанами турбины р0=4 МПа Температура пара перед клапанами турбины t0=450 °С Давление пара за выхлопным патрубком pТ=1,2 МПа Скорость потока пара на входе в сопловый аппарат регулирующей ступени С0=40 м/с Частота вращения ротора турбины n=3000 об/мин ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЕТ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ Энтальпия и энтропия пара перед клапанами турбины (определяются по р0 и t0в точке 0 (рис.1)) h0=3331 кДж/кг ;s0=6,9383 кДж/(кг·К) Энтальпия пара в конце изоэнтропного процесса расширения в турбине (определяется по рt и s0в точке Tt (рис.1)) ht=2992,9 кДж/кг Располагаемый теплоперепад в турбине без учета потери давления в клапанах H0=h0-ht=3331-2992,9 =338,1 кДж/кг Коэффициент потери давления в стопорном и регулирующих клапанах k=0,045 Потеря давления в клапанах Δpk=k·p0=0,045·4=0,18 МПа Давление пара перед соплами регулирующей ступени p0’=p0-Δpk=4-0,18=3,82 МПа Опытный коэффициент λ=0,07 Скорость пара в выхлопном патрубке Сn=70 м/с Потеря давления в выхлопном патрубке Δpn=pz-pT=λ· ![]() ![]() Давление пара за последней ступенью pz=pT+Δpn=1,2+0,0412=1,2412 МПа Энтальпия пара в конце изоэнтропного процесса расширения в турбине без учета потерь энергии в выхлопном патрубке (определяется по pzи s0в точке Zt (рис.1)) hzt=3001,2 кДж/кг Потеря энергии пара в выхлопном патрубке ΔHn=hzt-ht=3001,2 -2992,9 =8,3 кДж/кг Энтропия, температура и удельный объем пара перед соплами регулирующей ступени (определяется по р0’и h0в точке 0’ (рис.1)) s0’=6,9587 кДж/(кг·К) ;t0’= 448,92°C; v0’= 0,083833 м3/кг Энтальпия пара в конце изоэнтропного процесса расширения в проточной части турбины без учета потерь энергии в клапанах и выхлопном патрубке (определяется по рzи s0’ в точке Zt’ (рис.1)) hzt’=3012,6 кДж\кг Потеря энергии пара в клапанах турбины ΔНk= hzt’- hzt=3012,6 -3001,2 =11,4 кДж/кг Располагаемый теплоперепад в проточной части H0’=h0-hzt’=3331-3012,6 =318,4 кДж/кг Располагаемый теплоперепад в проточной части турбины по заторможенным параметрам H0*=H0’+ ![]() ![]() Относительныйэ ффективный КПД турбины ηое=0,8 Механический КПД турбины ηм=0,99 Относительный внутренний КПД турбины ηоi= ![]() ![]() КПД электрогенератора ηэг=0,97 Относительный электрический КПД турбины ηоэ=ηое·ηэг=0,8·0,97=0,776 Внутренний(использованный) теплоперепад Hi=H0·ηoi=338,1·0.80808=273,2121 кДж/кг Относительный внутренний КПД проточной части турбины ηoi’= ![]() ![]() Энтальпия пара в конце действительного процесса расширения в проточной части турбины hz=h0-Hi=3331-273,2121 =3057,7879 кДж/кг Удельный объем пара в конце действительного процесса расширения в проточной части турбины (определяется по pzи hzв точке Z (рис.1)) vz=0,20886 м3/кг Секундный расход пара G0= ![]() ![]() ДЕТАЛЬНЫЙ ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ПРОТОЧНОЙ ЧАСТИ МНОГОСТУПЕНЧАТОЙ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ Располагаемый теплоперепад в первой нерегулируемой ступени (принимается) h0T1=53 кДж/кг Располагаемый теплоперепад во второй нерегулируемой ступени (принимается) h0T2=53 кДж/кг Располагаемый теплоперепадв регулирующей ступени h0Tp=H0’- h0T1- h0T2=318,4 -53-53=212,4 кДж/кг Полный располагаемый теплоперепад в регулирующей ступени ![]() ![]() ![]() Коэффициент скорости в сопловом аппарате (принимается) φ=0,97 Угол выхода потока пара из каналов соплового аппарата (принимается) α1э=14 °С Степень реактивности ступени (принимается) ρ=0,1 Число рабочих венцов в ступени (принимается) z=2 Оптимальное отношение скоростей в регулирующей ступени ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Фиктивная скорость в регулирующей ступени Сф= ![]() ![]() Окружная скорость на среднем диаметре регулирующей ступени Up=Cф·xфопр= ![]() Средний диаметр регулирующей ступени dp= ![]() ![]() Коэффициент скорости в сопловом аппарате первой нерегулируемой ступени (принимается) φ=0,97 Угол выхода потока пара из каналов соплового аппарата первой нерегулируемой ступени α1э=14 °С Степень реактивности ступени (принимается) ρ=0,05 Оптимальное отношение скоростей в регулирующей ступени ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Фиктивная скорость в регулирующей ступени Сф1= ![]() ![]() Окружная скорость на среднем диаметре регулирующей ступени U1=Cф1·xфопр1= ![]() Средний диаметр первой нерегулируемой ступени d1= ![]() ![]() Сравнение средних d1 диаметров ступеней dpи d1 1,031 > 0,98 Степень реактивности впервой рабочей решетке регулирующей ступени (принимается) ρ1p=0,02 Степень реактивности в направляющей решетке регулирующей ступени (принимается) ρн=0,03 Степень реактивности во второй рабочей решетке регулирующей ступени (принимается) ρ2р=0,05 Полный располагаемый теплоперепад в сопловом аппарате ![]() ![]() Располагаемый теплоперепад в первой рабочей решетке ![]() ![]() Располагаемый теплоперепад в направляющей решетке ![]() ![]() Располагаемый теплоперепад во второй рабочей решетке ![]() ![]() Энтальпия пара на входе в сопловый аппарат по параметрам торможения ![]() ![]() ![]() Давление пара на входе в сопловый аппарат по параметрам торможения ![]() Температура пара на входе в сопловый аппарат по параметрам торможения ![]() Энтальпия пара за сопловым аппаратом h1t= ![]() Давление пара за сопловым аппаратом p1=2,0144 МПа Удельный объем пара за сопловым аппаратом v1t=0,13786м3/кг Температура пара за сопловым аппаратом t1t=351,16 °C Энтальпия пара за первой рабочей решеткой на изоэнтропе 0*-2tu’ h2tu=h1t- ![]() Давление пара за первой рабочей решеткой р2=1,9837 МПа Энтальпия пара за направляющей решеткой на изоэнтропе 0*-2tu’ h’1tu= h2tu- ![]() Давление пара за направляющей решеткой ![]() Энтальпия пара за второй рабочей решеткой на изоэнтропе 0*- ![]() ![]() ![]() ![]() Давление пара за второй рабочей решеткой ![]() Отношениеδy/s (принимается) δy/s=0,05 Поправочный коэффициент для уплотнения с гладким валом Ky=1,78 Коэффициент расхода (принимается) μy=0,7 Радиальный зазор (принимается) δy=0,3 мм Диаметр вала на участке уплотнения dy=0.3·dp=0.3·1,031 = 0,309 м Кольцевая площадь радиального зазора в уплотнении Fy=π·dy·δy=π·0,309 ·0,0003= 0,000291 м2 Удельный объем пара перед передним концевым уплотнением v1y=v1t= 0,1378 м3/кг Давление пара перед передним концевым уплотнением p1y=p1= 2,0144 МПа Давление пара за передним концевым уплотнением p2y=pa=0,1 МПа Отношение давления пара за и перед уплотнением Ɛ= ![]() ![]() Число гребней переднего уплотнения (принимается) z1=50 Утечки пара через переднее концевое уплотнение ![]() ![]() Отношениеδy/s (принимается) δy/s=0,05 Поправочный коэффициент для уплотнения с гладким валом Ky=1.76 Число гребней заднего уплотнения (принимается) z2=32 Давление пара перед задним концевым уплотнением p1y=pz=1,241 МПа Давление пара за задним концевым уплотнением p2y=pa=0.1 МПа Отношение давления пара за и перед уплотнением Ɛ= ![]() ![]() Удельный объем пара перед задним концевым уплотнением v1y=vz=0,20886 м3/кг Утечки пара через заднее концевое уплотнение ![]() ![]() Количество пара, проходящего через сопловый аппарат с учетом его утечки через переднее концевое уплотнение ![]() ![]() ![]() Длина переднего концевого уплотнения L1y=s·z1=( ![]() ![]() Длина заднего концевого уплотнения L2y=s·z2=( ![]() ![]() Теоретическая абсолютная скорость пара на выходе из соплового аппарата C1T= ![]() ![]() Скорость звука в выходных сечениях каналов соплового аппарата a1t= ![]() ![]() Число Маха в выходныхсечениях каналов соплового аппарата М1t= ![]() ![]() Постоянная величина, характеризующая свойства пара α= ![]() ![]() Коэффициент расхода всопловом аппарате μ1=0.97 Удельный объем пара на входе в сопловый аппарат по параметрам торможения (точка 0*) ![]() Выходная площадь межлопаточных каналов соплового аппарата F1= ![]() ![]() Произведение степени парциальности на высоту сопловой лопатки e·l1= ![]() ![]() Оптимальная степень парциальности еопт=0,33 ![]() ![]() Длина сопловой лопатки l1= ![]() ![]() Профиль лопатки соплового аппаратаС-90-15Б выбирается по полученному значению числа Маха M1t= ![]() В соответствии с табличными данными хорда профиля b1m=5.2·10-2 м, ширина решетки B1m=4.0·10-2м, радиус закругления выходной кромки профиля r1m=0.03·10-2м, угол установки профиля αy=36°, относительный шаг решетки ![]() Хорда профиля сопловой лопатки b1n=0.05 м Число сопловых лопаток zc= ![]() ![]() Уточненная хорда профиля сопловой лопатки b1= ![]() ![]() Ширина сопловой решетки B1= ![]() ![]() Толщина выходной кромки профиля сопловой лопатки δ1кр= ![]() ![]() Относительная толщина выходной кромки профиля сопловой лопатки ![]() ![]() Относительная длина сопловой лопатки ![]() ![]() ![]() Относительная хорда сопловой лопатки ![]() ![]() ![]() Уточненный коэффициен расхода в сопловом аппарате μ10=0.9843-0.0057· ![]() ![]() Уточненная выходная площадь межлопаточных каналов соплового аппарата F10= ![]() ![]() |