Условные обозначения Введение

Название	Условные обозначения Введение
Дата	06.09.2018
Размер	1.19 Mb.
Формат файла
Имя файла	Kursach_po_TTM_Ivanov_A_A.docx
Тип	Реферат #49912
страница	1 из 2

1 2

Содержание

Условные обозначения…………………………………………………………....2

Введение………………………………………………………………...…………3

Исходные данные…………………………………………………………………4

Газодинамический расчет ступени по среднему диаметру…………………5
Газодинамический расчет ступени с учетом закона закрутки ……………19
Выбор типоразмера профилей, уточнение их размеров и характеристик..26

4.Расчет ступени центробежного насоса ………………………………………36

4.1 Определение частоты вращения…………………………. ………………..36

4.2 Определение полного КПД…………………………………………………37

4.3 Определение диаметров вала и ступицы …………………………………..37

4.4 Определение диаметров входа и начала лопастей………………………...38

4.5 Определение начальной ширины лопастей ……………………………….38

4.6 Определение начального угла наклона лопастей …………………………38

4.7 Определение конечного угла наклона лопастей ………………………….39

4.8 Определение внешнего диаметра колеса…………………………………..39

4.9 Определение конечной ширины лопасти и количества лопаток…………39

4.10 Уточнение коэффициентов ………………………………………………..40

4.11 Уточнение углов наклона лопастей……………………………………….40

4.12 Уточнение внешнего диаметра рабочего колеса…………………………40

4.13 Уточнение конечной ширины и количества ……………………………..41

4.14 Расчет рабочего колеса на кавитацию…………………………………….41

5. Заключение ……………………………………………………………………45

7. Список использованной литературы………………………………………...46

Условные обозначения

мощность;

окружной КПД;

работа на окружности;

массовый расход;

частота вращения;

степень реактивности;

температура;

давление;

плотность;

энтальпия;

энтропия;

скорость звука;

абсолютная, относительная и окружная скорости;

направление потока в абсолютном и относительном движении;

газовая постоянная;

показатель адиабаты;

теплоперепад;

РЛ – рабочая лопатка;

СЛ – сопловая лопатка.

Введение
Газодинамический расчет ступени входит в состав комплекса проектировочных расчетов многоступенчатых паровых и газовых турбин. В данной работе используется методика расчета ступени по заданным параметрам рабочего тела, перед и за ступенью определяется ее располагаемый теплоперепад, а диаметр ступени определяется из условия оптимальности указанного располагаемого теплоперепада для проектируемой ступени.

Расчет состоит из трех частей:

1.Газодинамический расчет ступени по среднему диаметру;

2.Газодинамический расчет ступени с учетом закона закрутки;

3.Выбор профилей и расчет их характеристик.

Для упрощения расчетов пренебрегаем зависимостью теплоемкости рабочего тела от температуры (что допустимо в пределах ступени).

В качестве рабочего тела принят идеальный газ со следующими свойствами:

- показатель адиабаты газов k=1,33;

- газовая постоянная

Исходные данные
Р_о=1,1 МПа - давление рабочего тела перед ступенью;

Т_о= 1123 К - температура рабочего тела перед ступенью;

с_о=120 м/с - скорость рабочего тела на входе в сопла;

Р₂= 0,95 МПа - давление рабочего тела за ступенью;

G = 55 кг/с - расход рабочего тела;

n = 5500 об/мин- частота вращения ротора турбины;

Закон закрутки – “закон постоянства циркуляции скорости”.

Газодинамический расчет ступени по среднему диаметру

Цель расчета по среднему диаметру состоит в определении основных геометрических размеров ступени, предварительной оценке ее мощности и КПД, построении хода процесса расширения рабочего тела в h,S- диаграмме.

Расчет является предварительным, так как:

- параметры рабочего тела на входе принимаются постоянными по высоте ступени;

- потери оцениваются по коэффициентам скорости, которые принимаются в первом приближении из известного диапазона.

1.1. Полные параметры (параметры торможения) газа по состоянию перед ступенью:

1.1.1. Скорость звука

1.1.2. Число Маха

1.1.3. Полная температура рабочего тела

К

1.1.4. Полное давление рабочего тела

МПа

1.1.5.Теплоёмкость газа.

1.1.6. Энтальпия рабочего тела по полным параметрам

1.1.7. Температура рабочего тела в конце изоэнтропийного процесса расширения от точки

до точки 2t’(рис. 1.1)

К
1.1.8. Полный располагаемый теплоперепад

Для дальнейших расчетов принимаем значения ряда параметров на среднем диаметре:

1.1.9. Коэффициент скорости сопел

;

1.1.10. Коэффициент скорости рабочих каналов

;

1.1.11. Угол выхода потока рабочего тела из сопел

;

1.1.12. Степень реактивности турбины

.

1.1.13. Полный располагаемыйтеплоперепад в соплах:

1.1.14. Статическая температура рабочего тела за соплами в конце адиабатического расширения от точки 0’ до точки 1t (см. рис. 1.1):

К

1.1.15. Энтальпия рабочего тела за соплами в конце адиабатического расширения от точки

до точки 1t:

1.1.16. Статическое давление рабочего тела за соплами:

МПа

1.1.17.Действительная статическая температура рабочего тела за соплами при расширении:

К
1.1.18. Плотность рабочего тела по параметрам за соплами:

1.1.19. Фиктивная скорость рабочего тела в ступени:

1.1.20. Абсолютная скорость рабочего тела на выходе из сопел:

1.1.21. Оптимальное значение характеристического коэффициента ступени:

1.1.22. Окружная скорость на среднем диаметре:

1.1.23. Средний диаметр ступени:

мм

1.1.24. Высота сопловой лопатки:

мм

1.1.25.Веерность ступени

1.2.1. Проверка правильности выбора степени реактивности ступени на среднем диаметре заключается в оценке величины степени реактивности в корневом сечении

при принятой реактивности

на среднем диаметре для обобщенного закона закрутки:

,

где m =

- для закона постоянства угла выхода рабочего тела из сопел;

Выбранная мною степень реактивности является следствием выполнения обязательного условия соотношения углов

1.2.2.Относительная скорость рабочего тела на входе в рабочее колесо:

1.2.3. Угол входа рабочего тела на рабочее колесо в относительном движении:

1.2.4. По величинам

строим входной треугольник скоростей для среднего сечения (рис.1.2)

$c:\users\lenovo\desktop\треугол скор-иванов итоговая-1 — копия.jpg$

Масштаб: 1мм:4м/с

Рис. 1.2. Треугольники скоростей ступени на среднем диаметре
1.2.5. Полные параметры рабочего тела по состоянию за соплами (перед рабочими лопатками):

1.2.6. Скорость звука:

1.2.7. Число маха по абсолютной скорости:

1.2.8. Число маха по относительной скорости:

1.2.9.Полная температура рабочего тела в абсолютном движении:

К

1.2.10. Полное давление рабочего тела в абсолютном движении:

МПа.

1.2.11.Полная температура рабочего тела в относительном движении:

К.

1.2.12. Полное давление рабочего тела в относительном движении:

МПа.

1.2.13.Температура рабочего тела за рабочими лопатками (за ступенью)в изоэнтропийном (теоретическом) процессе расширения:

К
1.2.14. Действительная температура рабочего тела за рабочими лопатками в реальном процессе расширения:

К

1.2.15. Плотность рабочего тела по параметрам за рабочими лопатками:

1.2.16.Располагаемый теплоперепад в рабочих лопатках:

Проверка выполнения условия

≈

1.2.17. Энтальпия рабочего тела за рабочими лопатками в изоэнтропийном процессе расширения:

1.2.18. Относительная скорость выхода рабочего тела из рабочих каналов

1.3.1. Геометрические параметры рабочих лопаток (см.рис. 1.3. Эскиз проточной части турбины).
1.3.2.Перекрыша рабочими лопатками сопловых лопаток:

= 1,8 + 0,06

мм

1.3.3.Распределение общей перекрыши ступени между корневой и периферийной перекрышами:

мм,

мм.

1.3.4. Высота рабочей лопатки:

мм
1.3.5. Средний диаметр рабочей решётки:

мм

1.3.6. Корневой диаметр рабочей решетки:

мм

1.3.7.Угол выхода потока из рабочих каналов в относительном движении:

Проверка отношения:

1.3.8. Скорость выхода газа из ступени:

1.3.9.Угол выхода газа из ступени:

1.3.10.По величинам

строим выходной треугольник скоростей для среднего сечения (рис.1.2.).

$c:\users\lenovo\desktop\треугол скор-иванов итоговая-1 — копия.jpg$

Масштаб: 1мм:4м/с

Рис. 1.4. Треугольники скоростей ступени на среднем диаметре
1.3.11.Работа на окружности ступени:

1.3.12. Мощность, вырабатываемая ступенью:

МВт.

1.3.13.Относительный лопаточный КПД:

Для изолированной и последней ступени многоступенчатой турбины, за которыми энергия с выходной скоростью теряется

Коэффициент использования энергии газа принимаем

=0.

Полные параметры рабочего тела по состоянию за ступенью:
1.3.14. Скорость звука:

1.3.15.Число Маха по относительной скорости:

1.3.16. Число Маха по скорости выхода рабочего тела из ступени:

1.3.17. Полная температура рабочего тела в относительном движении:

К

1.3.18. Полное давление рабочего тела в относительном движении:

МПа.

1.3.19. Полная температура рабочего в абсолютном движении:

К
1.3.20. Использованный теплоперепад:

Потери энергии в ступени:

1.3.21. Потеря в соплах:

1.3.22.Потеря в рабочих каналах:

1.3.23. Потеря с выходной скоростью:

1.3.24. Контроль величины использованного теплоперепада:

Изменение энтропии:

1.3.25. Процесс в соплах:

1.3.26. Процесс в рабочих каналах

Определение геометрических параметров, которые не были ранее рассчитаны:

2.Газодинамический расчет ступени с учетом закона закрутки
Исходные данные для этой части расчетов служат:

- закон закрутки ступени

- геометрические размеры ступени

- параметры ступени, рассчитанные на среднем диаметре

2.1. Предварительные расчеты:

2.1.1. Радиус корневого сечения:

мм.

2.1.2. Радиус периферийного сечения:

мм

Окружная составляющая абсолютной скорости выхода рабочего тела из сопел на среднем диаметре:

Осевая составляющая абсолютной скорости выхода рабочего тела из сопел на среднем диаметре:

2.1.5. Дальнейший расчет проведем по таблице 2.1.

Газодинамический расчет ступени с учетом закона закрутки Таблица 2.1

№ п/п	Наименование величины	Обозначение	Формула или источник	Размерность	Значение величины в сечении
Корн.	Средн.	Перифер.
1	2	3	4		5	6	7	8
1	Радиус сечения		Из расчета по среднему диаметру		м	0,2784	0,3453	0,4121
2	Относительный радиус сечения				-	0,806	1	1,194
3	Окружная составляющая скорости выхода газа из сопел				м/с	295,2	238,0	199,4
4	Осевая составляющая скорости выхода газа из сопел			м/с	61,4	63,8	65,0
5	Угол выхода газа из сопел			град	11,76	15	18,06
6	Скорость выхода газа из сопел			м/с	301,5	246,4	209,7
7	Окружная скорость	u		м/с	160,3	198,9	237,4
8	Скорость входа газа в рабочие каналы			м/с	148,2	74,8	75,3
9	Угол входа газа в рабочие каналы			град	24,49	58,47	120,31
10	Располагаемый теплоперепад в соплах			кДж/кг	48,3	32,3	23,4
11	Степень реактивности в сечении			-	0,102	0,4	0,565
12	Теоретическая температура газа за соплами			К	1088	1101	1109
13	Давление газа за соплами			МПа	0,967	1,017	1,046
14	Действительная температура газа за соплами			К	1090	1103	1110
Продолжение табл. 2.1
1	2	3	4	5	6	7	8
15	Скорость звука в газе по состоянию за соплами			м/с	646,2	650,0	652,1
16	Число Маха по абсолютной скорости			-	0,467	0,379	0,322
17	Число Маха по относительной скорости			-	0,229	0,115	0,116
18	Полная температура газа в относительном движении			К	1099	1105	1113
19	Полное давление газа в относительном движении			МПа	1,001	1,026	1,055
20	Полная температура газа в абсолютном движении			К	1129	1129	1129
21	Полное давление газа в абсолютном движении			МПа	1,115	1,118	1,120
22	Теоретическая температура газа за ступенью			К	1085	1084	1084
23	Адиабатический теплоперепад в рабочих каналах			кДж/кг	5,5	21,5	30,4
24	Действительная температура газа за рабочими каналами			К	1087	1087	1087
25	Скорость выхода газа из рабочих каналов			м/с	172,3	209,6	245,0
26	Окружная состовляющая скорости выхода газа из ступпени			м/с	2,3	1,8	1,5
Окончание табл. 2.1
1	2	3	4	5	6	7	8
27	Угол выхода газа из рабочих каналов			град	19,31	16,74	12,82
28	Осевая состовляющая скорости выхода газа из ступени			м/с	57,0	60,4	54,4
29	Абсолютная скорость выхода газа из ступени			м/с	57,0	60,4	54,4
30	Угол выхода газа из ступени			град	87,70	88,25	88,37
31	Работа на окружности ступени			кДж/кг	47,7	47,7	47,7
32	Относительный лопаточный КПД			-	0,887	0,887	0,887
33	Скорость звука в газе по состоянию за ступенью			м/с	645,2	645,1	645,2
34	Число Маха по относительной скорости выхода газа из ступени			-	0,267	0,325	0,380
35	Полное давление газа в относительном движении за ступенью			МПа	0,996	1,018	1,044
36	Потеря в соплах			кДж/кг	2,8	1,9	1,4
37	Потеря в рабочих каналах			кДж/кг	1,6	2,4	3,2
38	Потеря с выходной скоростью			кДж/кг	1,6	1,8	1,5
39	Использованный теплоперепад			кДж/кг	47,7	47,7	47,7
40	Изменение энтропии в соплах			кДж/кг	2,62	1,73	1,24
41	Изменение энтропии в рабочих каналах			кДж/кг	1,48	2,19	2,99

Рис.2.2. Изменение скоростей по Рис.2.3. Изменение углов потока по высоте ступени по высоте ступени

Рис.2.4. Изменение давлений по Рис.2.5. Изменение температур по

высоте ступени высоте ступени

Рис.2.6. Изменение теплоперепадов Рис.2.7. Изменение потерь

По высоте ступени кинетической энергии

по высоте ступени

Рис. 2.8. Изменение степени реактивности и относительного

лопаточного КПД по высоте ступени

3. Выбор типоразмера профилей уточнение их размеров и характеристик
В настоящее время профилирование лопаток «с нуля» - относительно редко встречающееся явление: требуется долгая и дорогостоящая доводка спроектированной таким методом лопатки. Наиболее распространен метод проектирования, когда лопатка строится на основании отработанных, т. н. нормализованных, профилей, а затем на основания численного моделирования выбранные профили модифицируются с целью достижения максимальной эффективности.

В рамках настоящей работы выполняется только подбор профиля лопатки по данным газодинамического расчета.

Типоразмер профиля сопловой решетки выбирается по Атласу профилей [2] в зависимости от углов

и числа Маха

для сопловой лопатки и в зависимости от углов

и числа Маха

для рабочей лопатки.
Таблица 3.2

Расчет геометрических характеристик лопаток

№	Наименование	Обозначение	Формула или обоснование	Раз-мер-ность	Значения величины для сечения лопатки
					Сопловая лопатка			Рабочая лопатка
					Корневое	Среднее	Перифе-рийное	Корневое	Среднее	Перифе-рийное
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1	Входной угол потока		Из табл. 2.1	град	90	90	90	24,5	58,47	120,31
2	Входной угол потока		Из табл. 2.1	град	11,76	15	18,06	19,31	16,74	18,82
3	Характерное число Маха	()	Из табл. 2.1	−	0,229	0,115	0,116	0,267	0,325	0,38
4	Выбранный тип профиля	−	По [2]	−	С-90-12А	С-90-15А	С-90-18А	Р-26-17А	Р-60-15А	Р-125-15А
5	Выходной лопаточный угол профиля		Вторая цифра в обозначении профиля	град	12	15	18	17	15	15
6	Средний угол установки профиля		По [2]	град	33	37	42	77	-	-
7	Оптимальный относительный шаг решетки		f(;) или f(;) [2]	−	0,8	0,77	0,75	0,65	-	-

						Окончание табл. 3.2
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
8	Ширина решетки	B	Из расчета по среднему диаметру	мм	60,2	60,2	60,2	40,1	34	29,4
9	Хорда профиля	b		мм	111,3	103	89,8	40,8	-	-
10	Шаг решетки	t	· b	мм	89	79	67	26,5	-	-
11	Число лопаток в решетке	Z_л		–	19,6	27,3	38,4	65,9	-	-
12	Выбранное число лопаток	Z_л	_{Минмамальное}	-	19	19	19	65	65	65
13	Шаг решетки сечения (уточненный)	t₁(t₂)		мм	89,2	79,4	67,4	26,5	33,36	39,8
14	Угол поворота профиля		- (-)	град	-0,25	0	0,06	2,31	1,74	-2,18
15	Угол установки профиля		+ (+)	град	32,75	37	42,06	79,31	-	-

Рис 3.7 Нормированный профиль Р-60-15А

Рис 3.8 Нормированный профиль Р-125-15А

4. Расчет центробежного насоса

Спроектировать насос, развивающий в оптимальном режиме напор H, м и подачу Q, м³^⁄с.

1 2