Подробный тепловой расчет первой ступени

Доля крупнодисперсной влаги на входе в данную ступень:

,

где =1 – характеризует аэродинамическое совершенство проточной части;

=1 – номер ступени, начиная с той, где образовалась влага;

, МПа – давление пара перед ступенью.

.

Оптимальное отношение скоростей:

,

где – коэффициент скорости сопловой решетки;

– эффективный угол сопловой решетки;

– степень реактивности на среднем диаметре.

.

Фиктивная скорость пара на входе в ступень:

,

где – окружная скорость.

.

Располагаемый теплоперепад на ступень от параметров торможения:

.

Располагаемый теплоперепад на сопловой решетке от параметров торможения:

.

Располагаемый теплоперепад на рабочей решетке от параметров торможения:

.

На hs-диаграмме в точке А₀ вверх откладываем входную кинетическую энергию, получим точку :

;

;

.

Давление от параметров торможения:

.

Из точки вниз откладываем располагаемый теплоперепад на сопловой решетке от параметров торможения, получаем точку А_1t:

.

Параметры в точке А_1t:

– давление за сопловой решеткой;

– удельный объем;

– степень сухости;

– кинематическая вязкость.

Давление за рабочей решеткой:

=>

Теоретическая скорость на выходе из сопловой решетки:

.

Число Маха:

,

где k =1,135 – показатель адиабаты для влажного пара;

.

Поскольку режим дозвуковой, выбираем профиль сопловой решетки С-90-12А.

Число Рейнольдса:

.

В первом приближении высота сопловой решетки:

,

где – коэффициент расхода сопловой решетки.

.

Уточним высоту с учетом поправки на коэффициент расхода:

.

По рисункам 5.2 и 5.3 в [1] находим:

и =>

и => ;

=> ;

.

С учётом поправок на коэффициент расхода уточняем высоту:

.

Определяем коэффициент потерь энергии сопловой решетки :

,

где – коэффициенты, учитывающие влияние соответственно , определяются по [1, с. 59, рисунок 5.5].

;

; ; ; ;

Для перегретого пара:

.

Для влажного пара:

;

.

Коэффициент скорости для сопловой решетки:

.

.

Рассчитываем действительную скорость истечения пара из сопел:

.

Действительная скорость истечения перегретого пара из сопел:

.

Рассчитываем потерю в соплах:

.

При течении влажного пара, вследствие влияния влажности, будет наблюдаться отклонение струи пар. Угол отклонения струи вследствие влажности:

,

где – угол отклонения для капелек влаги;

– угол отклонения паровой фазы;

– влажность пара перед сопловой решеткой.

и определяются в зависимости от и доли крупнодисперсной влаги перед сопловой решеткой по рис. 5,7 [1].

Угол выхода потока из сопловой решетки составит:

.

Строим входной треугольник скоростей (рисунок 3):

;

.

Рассчитываем теоретическую относительную скорость пара на выходе из рабочих лопаток:

.

Определим параметры пара в точке А₁:

;

Из точки А₁ откладываем Н_0р, получаем точку А_2t с параметрами:

;

– удельный объем;

– степень сухости;

– кинематическая вязкость.

Определяем по следующему соотношению:

,

.

Определяем режим течения на входе в рабочие лопатки по числу Маха:

.

Поскольку то режим течения дозвуковой.

Определяем число Рейнольдса:

,

.

Выбираем хорду соплового профиля , принимаю =0,080 м.

По отношению =0,947, а также , по [1, с. 54, рисунок 5.2] определяем коэффициент расхода для сопловой решетки при течении через нее перегретого пара =0,972. По влажности в точке А₁ (см. рисунок 1) определяем y₁ и и по [1, с. 55 рис 5.3, 5.4. ] определяем поправку .

По влажности пара перед сопловой решеткой и доли крупнодисперсной влаги на входе в данную ступень находим [1, с. 55 рисунок 5.3] поправку к коэффициенту расхода =0,038, учитывающей влияние влажности и доли крупнодисперсной влаги, =0,12 определяется по [1, с. 55. рисунок 5.4].

После этого уточняем значение коэффициента расхода для сопловой решетки

Используя полученное значение коэффициента расхода для сопловой решетки , уточняем эффективный угол решетки рабочих лопаток на выходе:

.

Определяем коэффициент потерь энергии для решетки рабочих лопаток:

,

где – коэффициенты учитывающие влияние соответственно , определяются по [1, с. 59, рисунок 5.5];

=0,008 – поправка, учитывающая влияние влажности, которая находится по [1, с. 60, рисунок 5.6];

– коэффициент потерь энергии решетки рабочих лопаток для перегретого пара, определяется по [1, с. 59, рисунок 5.5] в зависимости от , и по [1, с.59, рисунок 5.5.].

.

Коэффициент скорости для решетки рабочих лопаток:

.

Находим увеличение угла выхода потока из решетки рабочих лопаток

,

где – угол отклонения для капелек влаги;

– угол отклонения паровой фазы;

– влажность пара перед сопловой решеткой;

и .

.

Тогда угол выхода потока из решетки рабочих лопаток (по отношению к направлению U) составит:

.

Строим выходной треугольник скоростей:

.

;

.

Рассчитываем потери в решетке рабочих лопаток:

.

Точка получена с учетом .

Чтобы более точно вычислить относительный лопаточный КПД при течение влажного пара , сначала необходимо вычислить относительный лопаточный КПД ступени при течение перегретого пара . При определения углов выход потока из решетки исключаем поправки на влияние влажности.

Определяем коэффициент потерь энергии сопловой решетки для перегрето пара:

,

.

Коэффициент скорости для сопловой решетки:

.

Рассчитываем действительную скорость истечения пара из сопел:

.

Определяем коэффициент потерь энергии для решетки рабочих лопаток:

,

.

Из треугольника скоростей:

.

Рассчитываем коэффициент скорости для решетки рабочих лопаток:

.

Рассчитываем действительную относительную скорость пара на входе из рабочих лопаток:

, м/с,

.

Рассчитываем действительную относительную скорость пара на выходе с рабочих лопаток для перегретого пара:

м/с.

Уточняем выходную кинетическую энергию на случай течения перегретого пара:

кДж/кг.

Уточняем потерю в соплах на случай течения перегретого пара:

кДж/кг.

Уточняем выходные потери в решетке рабочих лопаток на случай течения перегретого пара:

кДж/кг.

Рассчитываем относительный лопаточный КПД по следующим формулам:

;

,

где – коэффициент, учитывающий, какая часть выходной кинетической энергии используется в следующей ступени;

;

0,877;

Линия (см. рисунок 2) – действительный процесс расширения перегретого пара в соплах и на рабочих лопатках. Определяем относительный лопаточный КПД при течение влажного пара

,

где – влажность пара в точке (рисунок 1);

– увеличение влажности пара в процессе расширения в соплах и на рабочих лопатках;

;

– определяется по рисунку 5.12.

;

.

Относительная потеря от влажности пара:

.

Тогда потеря от влажности в тепловых единицах

кДж/кг.

На hs-диаграмме (см. рисунок 2) из точки откладываем вверх и находим на изобаре точку .

Определяем потери от утечки над бандажом рабочих лопаток:

,

где , м – диаметр вершины гребешка на бандаже;

м;

м;

=0,005 м; м;

Корневая степень реактивности:

.

Степень реактивности у вершины:

.

,

м,

м²,

.

Рассчитываем потери на трение диска:

.

Рассчитываем сумму потерь:

кДж/кг.

Рассчитываем относительный внутренний КПД ступени:

.

Рассчитываем использованный теплоперепад ступени:

кДж/кг.

Рассчитываем мощность первой ступени:

МВт.

Дата добавления: 2014-11-18