диплом по теплотехнике. диплом. Введение общая часть

• Название: Введение общая часть
• Анкор: диплом по теплотехнике
• Дата: 15.12.2021
• Размер: 323.65 Kb.
• Имя файла: диплом.docx
• Тип: Реферат; #304272
• страница: 3 из 5

2.2 Расчет регулирующей ступени
Располагаемый теплоперепад в нерегулируемой ступени, h_онс=50 кДж/кг, тогда, располагаемый теплоперепад в регулирующей ступени, h′_оpс, кДж/кг, определяем по формуле (15)

h′_оpс=Н^''_o , (15)

h′_оpс

Фиктивная скорость в регулирующей ступени , м/сек, определяется по формуле (16)

, (16)

м/сек

Оптимальное отношение скоростей в регулирующей ступени , определяется по формуле (17)

, (17)

где m=2, число венцов регулирующей ступени;

α₁ – угол выхода потока пара из сопловой решетки, предварительно принимаем 14°;

φ=0,96 – коэффициент скорости, зависит от скорости и характеристик сопла, принимаем;

ρ = 0,1- степень реактивности ступени.



Окружная скорость , м/сек, определяем по формуле (18)

, (18)

где - оптимальное отношение скоростей в регулирующей ступени;

- фиктивнаяскорость в регулирующей ступени, м/сек

м/сек

Средний диаметр регулирующей ступени , м, определяется по формуле (19)

, (19)

где U- окружная скорость, м/сек;

n – частота вращения ротора.

м

Фиктивная скорость в нерегулируемой ступени С_ф, м/сек, определяется по формуле (20)

, (20)

м/сек

Оптимальное отношение скоростей в нерегулируемой ступени х_фопт, определяется по формуле (21)

, (21)

где α₁ – угол выхода потока пара из сопловой решетки, принимаем 17°.



Окружная скорость на среднем диаметре в нерегулируемой ступени U, м/сек, определяется по формуле (22)

U= x_фотп С_Ф , (22)

где х_фотп-оптимальное отношение скоростей в нерегулируемой ступени;

С_ф- фиктивная скорость в нерегулируемой ступени, м/сек.

м/сек

Средний диаметр нерегулируемой ступени d_нс, м., определяется по формуле (23)

,(23)

м

Степень реактивности регулирующей ступени, , определяется по формуле (24)

h′_opc = 0,1 (24)

где h′_opc = 0,02 степень реактивности первой рабочей решетки;

h′_opc = 0,03степень реактивности направляющей решетки;

h′_opc = 0,05степень реактивности второй рабочей решетки.

Располагаемый теплоперепад h′_oс, кДж/кг, в сопловой решетке определяется по формуле (25)

h′_oс=(1- )·h′_оpс, (25)

h′_oс=(1-0,1)·420,43=378,432 кДж/кг

Располагаемый теплоперепад в первой рабочей решетке h′_olp, кДж/кг, определяется по формуле (26)

h′_olp= ·h′_оpс, (26)

где -степень реактивности первой рабочей решетки.

h′_olp=0,02·420,43= 8,4086 кДж/кг

Располагаемый теплоперепад в направляющей решетке h′_hp, кДж/кг, определяется по формуле (27)

h′_hp= ·h′_оpс, (27)

где - степень реактивности направляющей решетки.

h′_hp=0,03·420,43=12,6129 кДж/кг

Располагаемый теплоперепад во второй рабочей решетке h′_о2p, кДж/кг, определяется по формуле (28)

h′_о2p= ·h′_оpс, (28)

где - степень реактивности второй рабочей решетки.

h′_о2p=0,05·420,43=21,0215 кДж/кг

Энтальпия пара по заторможенным параметрам на входе в сопловой аппарат h′′_о , кДж/кг, определяется по формуле (29)

h′′_о =i_o , (29)

где i_o- начальное значение энтальпии, кДж/кг;

С_о – абсолютная скорость пара на входе в турбину м/сек.

h′′_о кДж/кг

Параметры заторможенного потока Р′′_о, МПа, ′′_о, м³/кг, определяются из i-s диаграммы:

- Р′_о=8,736 МПа;

_- ′′_о=0,1062 м³/сек.

Откладываем на изоэнтропе теплоперепады: h′_oc, h'_o1p, , и определяем давления:

–за сопловой решеткой: Р₁=1,805 МПа, υ_1t=0,1615 м³/кг,

при h_1t = h₀ – h′_oc = 3366,45– 166,905 = 3199,5 кДж/кг;

–за первой рабочей решеткой: Р₂=1,762 МПа,

при h = h₀ – h′_oc – h′_о1р = 3366,45– 166,905 – 3,709 =3195,836 кДж/кг;

–за направляющей решеткой: МПа;

при h = h₀ – h′_oc- h′_о1р - h′_нр = 3366,45–166,905–3,709– 5,56=3190,276 кДж/кг;

–за второй рабочей решеткой: МПа;

при h = h₀ – h′_oc- h′_о1р - h′_нр - h′_о2р = 3366,45–166,905–3,709 -5,56-9,27=3181 кДж/кг.

Отношение давлений в сопловой решетке , определяется по формуле (30)

, (30)

где - давление за сопловой решеткой, МПа;

-давление пара перед сопловыми решетками регулирующей ступени, МПа.

=

Теоритическую скорость потока пара , м/сек, на выходе из сопловой решетки определяем по формуле (31)

= (31)

где - располагаемый теплоперепад в первой рабочей решетке.

= =869,979 м/сек

Теоритическую скорость потока звука , м/сек, на выходе из сопловой решетки определяем по формуле (32)

( 32)

где - давление за сопловой решеткой, МПа.

м/с

Число Маха за сопловой решеткой , определяем по формуле (33)

, (33)

где - теоритическая скорость потока пара на выходе из сопловой решетки, м/с;

- теоритическая скорость потока звука на выходе из сопловой решетки, м/с.



Утечки пара через переднее концевое уплотнение , кг/с, определяются по формуле (34)

, (34)

где μ_y=0,8 – коэффициент расхода, зависящий от толщины и конструкции гребня уплотнения и величины радиального зазора;

k_y=1,83 –коэффициент учитывается для уплотнения с гладким валом, зависит от отношения δ_у/s;

δ_у=0,3 мм – радиальный зазор;

d_у– диаметр вала на участке уплотнения, м, принимаем равным 0,285;

F_у– кольцевая площадь радиального зазора, м², принимаем равным 0,000268;

ε =Р_2у/Р_1у – отношение давлений пара за и перед уплотнением;

Р_1у =Р₁=1,79 МПа, Р_2у=0,1 МПа;

υ₀= υ_1t=0,1628 м³/кг;

z- число гребней уплотнения, принимаем 50.

кг/с

Утечки пара через заднее концевое уплотнение , кг/с, определяется по формуле (35)

, (35)

где k_y- коэффициент учитывающий уплотнения с гладким валом, зависит от отношения δ_у/s = 1,8;

ε=Р_2у/Р_1у – отношение давлений пара за и перед уплотнением;

Р_1у =Р_z=1,178 МПа, Р_2у=0,1 МПа;

υ₁= υ_z=0,2354 м³/кг;

z- число гребней уплотнения, принимаем 32.

кг/с

При заданных геометрических соотношениях длины проточных частей уплотнений будут равны: передней



мм

При заданных геометрических соотношениях длины проточных частей уплотнений будут равны: задней



мм

Количество пара проходящего через сопло с учетом утечки пара через переднее концевое уплотнение , кг/с, определяется по формуле (36)

, (36)

где -утечки пара через переднее концевое уплотнение, кг/с.

83,33+0,1852=83,515 кг/с

Выходная площадь сопловой решетки , м², определяется по формуле (37)

F₁ , (37)

где μ₁– коэффициент расхода, принимаем 0,974;

αпостоянная величина, для перегретого пара равна 0,667 при к=1,3.

м²

Находим произведение ,см, по формуле (38)

, (38)

где - выходная площадь сопловой решетки, м²

м=3,32 см

Оптимальная степень парциальности , определяется по формуле (39)

, (39)



Длинна сопловой лопатки , мм, определяется по формуле (40)

,(40)

где - оптимальная степень парциальности.

= см мм

С учетом ранее принятого α_1э=14° и полученного числа выбираем из таблиц типовых сопловых лопаток С-90-15Б со следующими характеристиками: относительный шаг решетки =0,78; хорда табличного значения b_т=5,2 см; В=4,0 см; радиус закругления выходной кромки r₂=0,03см; f=3,21 см²; W_мин=0,413 см³; хорда b_с=5 см; I_мин=0,326 см⁴; угол установки α_у=36°; к₁=0,962; толщина выходной кромки δ_1кр=2·r₂·к₁=0,6 мм.

Число каналов (лопаток) сопловой решетки , определяется по формуле (41)

, (41)

где - хорда



Пересчитываем хорду , мм, по формуле (42)

,(42)

= мм

Относительная толщина выходной кромки , определяется по формуле (43)

,(43)

=

Относительная длинна сопловой лопатки , мм, определяется по формуле (44)

; по отношению =0,903 в соответствии с графиком зависимости μ₁=f (b_с/l₁), коэффициент μ₁=0,978.

Уточняем произведение , см, по формуле (45)

(45)

где - входная площадь сопловой решетки, м², принимаем 0,0238.

м=3,3 см

Уточняем оптимальную степень парциальности , по формуле (46)

(46)



Уточняем длину сопловой лопатки , см, по формуле (47)

( 47)


Критическое давление , МПа, определяем по формуле (48)

,(48)

где -давление пара перед сопловыми решетками регулирующей ступени МПа.

МПа

Критическое давление , МПа, определяется по формуле (49)

,(49)

где -давление пара перед сопловыми решетками регулирующей ступени МПа.



Откладываем Р_кр на теоретическом процессе и находим параметры пара: i_крt = 3180 кДж/кг ; υ_крt = 0,1701 м³/кг.

Критическая скорость , м/сек, определяется по формуле (50)

, (50)

м/сек

Поскольку решетка выбрана суживающаяся то при сверхзвуковом обтекании ее необходимо найти угол отклонения потока в косом срезе по формуле (51)

, (51)



=14,11° ; =0,11°

Определяем число Рейнольдса , по формуле (52)

( 52)
где =24·10^-6кг/м·с–коэффициент динамической вязкости.



В связи с тем, что ,режимы работы решётки находятся в области автомодельности, в которой профильные потери и, следовательно, КПД решётки практически не изменяются.

Коэффициент потерь энергии , определяется по формуле (53)

, (53)

где -коэффициент скорости = 0,97.



Абсолютная скорость выхода пара из сопловой решетки , м/сек, определяется по формуле (54)

, (54)

м/сек

Относительная скорость на входе в первую рабочую решетку , м/сек, определяется по формуле (55)

, (55)

где =U/C₁=149,2/560,429=0,266– отношение скоростей.

м/сек

Угол входа потока пара в первую рабочую решетку , определяется по формуле (56)

. (56)





Потеря энергии в сопловой решетке Δh_с , кДж/кг, определяется по формуле (57)

Δh_c = ξ_c· , (57)

где - коэффициент потерь энергии;

- располагаемый теплоперепад в сопловой решетке.

Δh_c = 0,0591·166,905 = 9,864 кДж/кг

Параметры пара перед первой рабочей решеткой:

h₁ = h_1t + Δh_c = 3199,5+9,864= 3209,364 кДж/кг;

p₁ =1,79 МПа;

υ₁ = 0,1641м³/кг;

t₁ = 380,8⁰С.