Тепловой расчет паровой многоступенчатой противодавленческой турбины

• Название: Тепловой расчет паровой многоступенчатой противодавленческой турбины
• Дата: 27.12.2021
• Размер: 0.75 Mb.
• Имя файла: kdv-3.docx
• Тип: Курсовая; #319441
• страница: 2 из 6

Уточненная длина сопловойлопатки

l₁₀= = = 0,056 м

Критическое отношение давлений

Ɛ_кр= = = = 0,5457

Отношение давлений в сопловом аппарате

Ɛ= = = 0,526

Cравнение Ɛ и Ɛ_кр:

0,526<0,5457

Ɛ<Ɛ_кр –имеет место отклонение потока пара, α₁>α_1э

Критическое давление пара в минимальном сечении канала соплового аппарата

p_1кр=Ɛ_кр· =0,5457·3,829 =2,089 МПа

Параметры пара в минимальном сечении канала соплового аппарата (точка 1_tкр)

h_1кр= 3150,1 кДж/кг

v_1кр=0,13403 м³/кг

Критическая скорость потока пара в минимальном сечении канала соплового аппарата

С_1кр= = = 603,44 м/с

Угол выхода потока пара изканалов соплового аппаратапри сверхзвуковом течении

arcsinα₁=arcsin(α_1э+δ₁)=arcsin((C_1кр/С_1t)·(v_1t/v_1кр)·sinα_1э)=arcsin((603,44 /619,483)·(0,1378/0,13403)·sin14°)= 14,027

Угол отклонения потока пара в косом срезе соплового аппарата

δ₁=α₁-α_1э=14°027’-14°= 0, 027

Коэффициент динамической вязкости пара

μ_1n=26·10^-6 кг/(м·с)

Число Рейнольдса

Re₁= = =9,76·10⁶

Re₁>Re_кр=(3÷5)·10⁵. Поправка на влияние числа Re не вносится (режимы работы решетки в области автомодельности),КПД не меняется.

Отношение среднего диаметра к высоте лопатки

λ₁= = = 18,21

Уточненный коэффициент скорости в сопловом аппарате

Дляα_1э=12°÷20° и λ>10

φ₀=0.98-8.74·10^-3· =0.98-8.74·10^-3·0.864=0,972

Абсолютная скорость пара на выходе из соплового аппарата

C₁=C_1t·φ₀=619,483·0.972 = 602,36 м/с

Относительная скорость пара на входе в рабочую решетку

W₁=C₁· =

=602,36 · = 446,93 м/с

Тангенс угла входа пара в рабочую решетку

tgβ₁= = = 0,344

Угол входа пара в рабочую решетку

β₁=arctgβ₁= 19,029

Коэффициент потерь энергии в сопловом аппарате

ξ₁=1- =1-0.972= 0,0545

Потери энергии в сопловом аппарате

Δh_c= ·ξ₁=191,88·0.0545= 10,462 кДж/кг

Энтальпия пара за сопловым аппаратом

h₁=h_1t+Δh_c=3139,92+10,462 = 3150,382 кДж/кг

Параметры пара за сопловым аппаратом (точка 1)

v₁= 0,13905 м³/кг

t₁= 355,85 °C

s₁= 6,9754 кДж/(кг·К)

Параметры пара за первой рабочей решеткой (точка 2_t)

h_2t= 3146,1 кДж/кг

v_2t= 0,1407 м³/кг

t_2t= 353,64 °C

Располагаемый теплоперепад в первой рабочей решетке

h_op1=h₁-h_2t=3150,382 -3146,1 = 4,282кДж/кг

Теоретическая относительная скорость пара на выходе из первой рабочей решетки

W_2t= =

Число Маха в выходных сечениях каналов первой рабочей решетки

M_2t= = = 0,757

Коэффициент расхода впервой рабочей решетке

μ₂=0.945

Выходная площадь межлопаточных каналов первой рабочей решетки

F₂= = = 0,0323 м²

Перекрыша для лопаток первой рабочей решетки

Δl_p=4.0 мм

Длина лопатки первой рабочей решетки

l₂=l₁₀+Δl_p=0.056+0.004= 0,0606 м

Синус угла выхода потока пара из первой рабочей решетки

sinβ₂= = = 0,264

Угол выхода потока пара из первой рабочей решетки

β₂=arcsinβ₂= 15,33

Хорда профиля лопатки первой рабочей решетки

b_2n= 0,0513 м

Профиль лопатки рабочей решетки Р-30-21А выбирается по M_2t=0,757 β₁=19,029°, β₂=15,33°

В соответствии с табличными данными хорда профиля b_2m=2,56·10^-2 м, ширина решетки B_2m=2,5·10^-2м, радиус закругления выходной кромки профиля r_1m=0.02·10^-2 м, момент сопротивления профиля W_мин.m=0,234·10^-6, угол установки профиля β_y=80°, относительный
шаг решетки =0.65.

Число рабочих лопаток первого венца

z_p= = = 97

Уточненная хорда профиля лопатки первой рабочей решетки

b₂= = =0.0513 м

Ширина рабочей решетки первого венца

B₂= · ·2,5·10^-2=0.050098 м

Толщина выходной кромки профиля рабочей лопатки первого венца

δ_2кр= ·2·r_2m= ·2·0.02·10^-2=0.8 мм

Относительная толщин авыходной кромки профиля рабочей лопатки первого венца

= = 0,0908

Относительная длина рабочей лопатки первого венца

= = = 1,18

Относительная хорда рабочей лопатки первого венца

= =

Угол поворота потока в рабочей решетке первого венца

Δβ=180-β₁-β₂=180-19,09-15,33= 145,63

Уточненный коэффициент расхода в рабочей решетке первого венца

Для Δβ=145÷131°

μ₂₀=0,9557+0,533·10^-3·(145-Δβ)-0,0164· =0,9557+0,533·10^-3·(145-144,6)-0,0164·0,945= 0,94

Уточненная выходная площадь межлопаточных каналов рабочей решетки первого венца

F₂₀= = =0.03097 м²

Уточненный синус угла выхода потока пара из рабочей решетки первого венца

sinβ₂₀= = = 0,305

Угол выхода потока пара из первой рабочей решетки

β₂₀=arcsinβ₂=15,39˚

Коэффициент динамической вязкости пара на выходе из каналов первой рабочей решетки μ_1n=23,2·10^-6 кг/(м·с)

Число Рейнольдса

Re₂= = = 4,646·10⁶

Re₁>Re_кр=(3÷5)·10⁵. Поправка на влияние числа Re не вносится (режимы работы решетки в области автомодельности),КПД не меняется.

Отношение среднего диаметра к высоте лопатки первой рабочей решетки

λ₂= = = 19,85

Коэффициент скорости впервой рабочей решетке

Ψ=0.9505+0.3·10^-3·(145-Δβ)-(0.015375-2.9175·10^-4·(145-Δβ))· =0.9505+0.3·10^-3·(145-145,63)-(0.015375-2.9175·10^-4·(145-145,63))·0.945=0,937

Относительная скорость парана выходе из первой рабочейрешетки

W₂=Ψ·W_2t=0,937· = 427,72 м/с

Коэффициент потерь энергии в первой рабочей решетке

ξ₂=1-Ψ²=1-0,937²= 0,122

Потери энергии в первой рабочей решетке

Δh_p= = 12,68 кДж/кг

Абсолютная скорость потока пара на входе в направляющую решетку

С₂=U_p·(1+( ·cosβ₂₀)^0.5=161,95·(1+ )·cos15,39°= 274,96 м/с

Тангенс угла направления абсолютной скорости на входе в направляющую
решетку

tgα₂= = = 0,453

Угол направления абсолютной скорости на входе в направляющую решетку

α₂=arctgα₂= 24,39°

Окружное усилие, действующее на рабочие лопатки первого венца

R_u=G₀·(W₁·cosβ₁+W₂·cosβ₂₀)= 99,09·(446,93 ·cos19,029°+ ·cos )= 82735,23 Н

Кольцевая площадь рабочих лопаток первого венца

F_2k=π·d_p·l₂=3.14·1.031·0.0606 = 0,196 м²

Осевое усилие, действующее на рабочие лопатки первого венца

R_a=G₀·(W₁·sinβ₁+W₂·sinβ₂₀)+F_2k·(p₁-p₂)·10⁶= 99,09·(446,93 ·sin19.029°+ ·sin15.39°)+ 0,196 ·(2,0144-1,9837)·10⁶= 9215,159 H

Равнодействующая от окружного и осевого усилий действующих на рабочие
лопатки первого венца

R= = 83246,849 H

Момент сопротивления профиля рабочей лопатки первого венца

W_мин= W_мин.m= 0.255·10^-6=1,883·10^-6 м³

Изгибающее напряжение в рабочей лопатке первого венца

σ= ·10^-6= = 22,15 МПа

Энтальпия пара за первой рабочей решеткой (в конце действительного процесса расширения, точка 2)

h₂= =3146,1+12,68= 3158,78 кДж/кг

Параметры пара за первой рабочей решеткой (точка 2)

v₂= 0,1421 м³/кг

t₂= 359,35 °C

s₂= 7,1575 кДж/(кг·К)

Параметры пара за направляющей решеткой (точка 1_t’)

= 3152,3 кДж/кг

= 0,1447 м³/кг

= 356 °C

Располагаемый теплоперепад в направляющей решетке

= =3158,78-3152,3= 6,48 кДж/кг

Теоретическая абсолютная скорость пара на выходе из направляющей решетки

= = = 297,6 м/с

Скорость звука в выходных сечениях каналов направляющей решетки

= = =603,81 м/с

Число Маха в выходных сечениях каналов направляющей решетки

= = = 0,49

Коэффициент расхода в направляющей решетке

=0,95

Выходная площадь межлопаточных каналов направляющей решетки

= = = 0,0507 м²

Перекрыша для лопаток направляющей решетки

=4,0 мм

Длина лопатки направляющей решетки

= =0,0606+0,004= 0,0646 м

Синус угла выхода потока пара из направляющей решетки

= = = 0,389

Эффективный угол выхода потока пара из направляющей решетки

= = 22,91 °

Профиль лопатки направляющей решетки Р-35-25А выбирается по ;определяются: табличные хорда

=2,54·10^-2ширина решетки =2,5·10^-2, радиус закругления выходной кромки профиля = 0.02·10^-2, уголустановки профиля =80°, относительный шаг решетки =0,60.

Хорда профиля направляющей лопатки

=0,04 м

Число направляющих лопаток

= = = 134

Уточненная хорда профиля направляющей лопатки

= = =0,04 м

Ширина направляющей решетки

= = 2,5·10^-2=0,04 м

Толщина выходной кромки профиля направляющей лопатки

= = 0,02·10^-2=0,63 мм

Относительная толщина выходной кромки профиля направляющей лопатки = = = 0,0688

Относительная длина направляющей лопатки

= = = 1,615

Относительная хорда направляющей лопатки,

= = = 0,619

Угол поворота потока в направляющей решетке

= =180-22,91-24,39=132,69°

Уточненный коэффициент расхода в направляющей решетке