Исходные данные. Эффективная мощность турбины — Ne, кВт.

Эффективная мощность турбины — Ne, кВт.

Давление пара перед соплами — p0, МПа.

Температура пара перед соплами — t0, °C.

Давление в конденсаторе — pк, МПа.

Частота вращения турбины — n, мин^-1.

1. Предварительный расчёт турбины

1.1. Энтальпию пара перед соплами i0, кДж/кг, принимают по диаграмме i-s(точка "0", рис. 1).

Рис. 1. Рабочий процесс в турбине в диаграмме i – s
с разбивкой по ступеням

1.2. Энтальпию пара в конце теоретического процесса расширения i1t, кДж/кг, находят по диаграмме i-s(точка "1", рис. 1).

1.3. Располагаемыйтеплоперепад в турбине

 

кДж/кг.

 

1.4. Относительный внутренний КПД турбиныпринимаем в пределах
hoi = 0,7÷0,75 или берём по данным [1, 2].

1.5. Потери в выхлопном патрубке турбины

 

кДж/кг,

 

где cx = 80-100 м/с — скорость в выхлопном патрубке;

yx = 0,9 – 0,95 — коэффициент скорости.

1.6. Внутренний теплоперепад в турбине

 

кДж/кг.

 

1.7. Параметры пара за турбиной в конце действительного процесса расширенияp2z(МПа) иv2z (м³/кг) определяются по диаграмме i-s(точка "2", рис. 1).

 

2. Тепловой расчёт двухвенечной ступени

2.1. Относительный внутренний КПД ступени предварительно принимаем = 0,65 – 0,68 или определяем по [1, 2].

2.2. Средний диаметр ступени dср, м, принимаем по чертежу.

2.3. Окружная скорость ступени

 

м/с.

 

2.4. Характеристику ступени определяем по графикам [1, 2]или принимаем в диапазоне

 

.

 

2.5. Условная скорость в ступени

 

м/с.

 

2.6. Располагаемыйтеплоперепад ступени

 

кДж/кг.

2.7. Внутреннийтеплоперепад ступени

кДж/кг.

 

2.8. Параметры пара в конце теоретического процесса расширения, за ступеньюp2р(МПа) иv2р (м³/кг) определяются по диаграмме i-s(точка "3", рис. 1).

2.9. Суммарная степень реактивности принимается в пределах

 

,

 

где r10,02 ÷ 0,03— степень реактивности первого венца;

rн = (2 ÷ 2,5)r1 — степень реактивности направляющего аппарата;

r2»1,5r1 — степень реактивности второго венца.

 

2.10. Вычисляем располагаемыйтеплоперепад в соплах:

 

кДж/кг.

 

2.11. Коэффициент скорости принимаем равным

 

jc = 0,92 ÷ 0,95.

 

2.12. Действительная абсолютная скорость выхода пара из сопел

 

м/с.

 

2.13. Потери энергии в соплах

 

кДж/кг.

 

2.14. Параметры пара за соплами в конце реального процесса расширения p1с(МПа) иv1с (м³/кг) находим по диаграмме i-s(точка "4", рис. 2).

2.15. Критическое давление пара

 

pкр = p0eкрМПа.

 

где eкр = 0,546 — для перегретого пара.

2.16. Энтальпия пара в критическом сечении iкр,кДж/кг, определяется по диаграмме i-s(точка "5", рис. 2).

2.17. Удельный объём пара в критическом сечении vкр,м³/кг, определяется по диаграмме i-s(точка "5", рис. 2).

2.18. Располагаемый теплоперепад до критического сечения

 

кДж/кг.

 

2.19. Критическая скорость пара

 

м/с.

 

Рис.2. Рабочий процесс в двухвенечной регулировочной ступени

2.20. Угол установки сопел принимаем в пределах

 

a1= 8-14°.

 

2.21. Определение угла отклонения в косом срезе сопел Лаваля.

2.21.1. Коэффициент энергетических затрат

 

.

 

2.21.2. Коэффициент потерь

 

.

 

2.21.3. Показатель политропы

 

.

 

где k = 1,3—показатель адиабаты для перегретого пара.

2.21.4. Скорость звука в конце адиабатного расширения

 

.

 

2.21.5. Определяем значение .

2.21.6. Находим углы:

;

.

 

2.21.7. Угол отклонения потока в косом срезе

 

.

 

2.22. Угол выхода пара из сопел с учётом отклонения потока

 

a11= a1+ d.

 

2.23. Относительная скорость входа пара на I венец рабочих лопаток w11определяется из треугольника скоростей (рис. 3).

2.24. Угол входа пара на I венец рабочих лопатокb11определяется из треугольника скоростей (рис. 3).

Рис. 3. Треугольники скоростей двухвенечной регулировочной ступени

2.25. Коэффициент скорости I рабочего венца (принимаем) y1 = 0,91÷0,93.

2.26. Относительная скорость выхода пара из рабочих лопаток I венца

м/с.

 

2.27. Угол выхода относительной скорости из рабочих лопаток I венца

 

.

 

2.28. Абсолютную скорость выхода пара из рабочих лопаток I венцаc21находим из треугольника скоростей (рис. 3).

2.29. Угол выхода пара из рабочих лопаток I венцаa21находим из треугольника скоростей (рис. 3).

2.30. Потери энергии в рабочих лопатках I венца

 

кДж/кг.

2.31. Располагаемый теплоперепад на рабочих лопатках I венца

 

кДж/кг.

 

2.32. Параметры пара за Iвенцом p1(МПа) иv1 (м³/кг) находим по диаграмме i-s(точка "6", рис.2).

2.33. Теоретическая абсолютная скорость выхода пара из направляющего аппарата:

 

м/с.

 

2.34. Коэффициент скорости направляющего аппарата принимаем

 

yн = 0,93 ÷ 0,95.

 

2.35. Абсолютная скорость выхода пара из направляющего аппарата

 

м/с.

 

2.36. Потери энергии в направляющем аппарате

 

кДж/кг.

 

2.37. Располагаемый теплоперепад на направляющий аппарат

 

кДж/кг.

 

2.38. Параметры пара за направляющим аппаратомpн(МПа) иvн (м³/кг) находим по диаграмме i-s(точка "7", рис. 2).

2.39. Угол выхода абсолютной скорости из направляющего аппарата

 

a12= a21 – (8÷10)°.

 

2.40. Относительная скорость входа пара на II венец w12определяется из треугольника скоростей (см. рис. 3).

2.41. Коэффициент скорости для рабочих лопаток II венца (принимаем)

 

y2 = 0,92÷0,94.

 

2.42. Теоретическая относительная скорость выхода пара из IIвенца

 

м/с.

 

2.43. Угол выхода пара из II венца

 

b22= b12 – (8÷10)°.

 

2.44. Абсолютная скоростьc22и угол выхода параa22из II венцаопределяются из треугольника скоростей (см. рис. 3).

2.45. Потери энергии на рабочих лопатках II венца

 

кДж/кг.

2.46. Располагаемый теплоперепад на II венце рабочих лопаток

 

кДж/кг.

 

2.47. Параметры пара за II венцом рабочих лопатокp2(МПа) иv2 (м³/кг) находим по диаграмме i-s(точка "8", рис. 2).

2.48. Потери энергии с выходной скоростью

 

кДж/кг.

 

2.49. Параметры пара на выходе из ступени p2р(МПа) иvu (м³/кг) находим по диаграмме i-s(точка "9", рис. 2).

Если полученные значения существенно отличаются от вычисленных в п. 2.8, расчёт следует повторить, скорректировав принимаемые значения.

2.50. Лопаточный КПД ступени, выраженный через потери теплоты

 

.

 

2.51. Лопаточный КПД, выраженный через проекции скоростей (см. рис. 3)

 

 

или

 

,

 

где знак "+" или "–" выбирается в зависимости от направления скорости c22.

2.52. Определение ошибки

 

%.