Курсовая

Курсовая Расчет противодавленческой турбины с двухвенечной регулирующей ступенью

Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-25

Поможем написать учебную работу

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего

от 25%

Подписываем

договор

Выберите тип работы:

Скидка 25% при заказе до 22.11.2024





Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«
Санкт-Петербургский государственный технологический университет растительных полимеров
»






Факультет промышленной энергетики

Кафедра теплосиловых установок и тепловых двигателей
Курсовая работа

по дисциплине:

Тепловые двигатели и нагнетатели
Тема: «Расчет противодавленческой турбины

с двухвенечной регулирующей ступенью»
Вариант 33
Выполнила: Калиновская Анна, 444 группа.

Проверил:    Коновалов Пётр Николаевич
                                                Санкт-Петербург

                                                                        2009

Введение
В настоящее время и в ближайшей перспективе большая часть электроэнергии будет вырабатываться тепловыми (ТЭС) и атомными (АЭС) электростанциями, основным из которых, преобразующими тепловую энергию в электрическую, является паровая турбина, связанная с электрическим генератором.

Паровые турбины, как наиболее экономичные тепловые двигатели, широко применяются как в большой энергетике, так и в энергетике многих отраслей промышленности.

Современная мощная энергетическая турбина-это сложнейшая машина, состоящая из десятков тысяч деталей. Многие из них работают в очень сложных условиях, подвергаясь воздействию разных, в том числе динамических, неустановившихся сил

Турбина вместе с электрогенератором - турбоагрегат-это только часть турбоустановки, включающей много различных аппаратов и машин. Сама же турбоустановка тесно связана с паропроизводящей частью электростанции – с котлом, парогенератором, ядерным реактором. Все эти аппараты и машины взаимозависимы.

Только правильная эксплуатация паровой турбины, всей турбоустановки, которая включает пуск, и нормальное обслуживание, и остановку, позволяет электростанции бесперебойно, согласно графику и указаниям диспетчерской службы энергосистемы вырабатывать электрическую и тепловую энергию, делать это надёжно для всех элементов электростанции и с наименьшим расходом топлива.

При выполнении курсового проекта преследуются следующие цели:

1)          закрепление и углубление знаний, полученных при изучении теоретического курса;

2)          приобретение навыков практического применения теоретических знаний при выполнении конкретной инженерной задачи - разработке эскизного проекта многоступенчатой паровой турбины;

3)          привитие инженерных навыков при пользовании справочной литературы, атласами профилей решёток турбин, заводскими расчётами и чертежами;

4)          использование вычислительной техники в практической работе.

Исходные данные:

-       Номинальная электрическая мощность  Nэн=18 МВт;

-       Параметры острого пара: Ро=3,2 МПа, to=460°С;

-       Абсолютная скорость пара на входе в турбину Со=70 м/с;

-       Давление пара за турбиной Рк=1,15 МПа.

-       Частота вращения ротора n0=3000 об/мин.
Предварительный расчет теплового процесса турбины:

1. Определяем располагаемый теплоперепад без учета потерь давления в стопорном и регулирующем клапанах, для чего строим адиабатный процесс расширения в h-s диаграмме и определяем конечные и начальные значения энтальпий:

       Ho=io-iкt=3364-3064=300 кДж/кг.

2. Потери давления в стопорном и регулирующем клапанах принимаем: ΔРк=0,04Ро=0,128 МПа.

3. Давление пара перед сопловыми решетками регулирующей ступени:

       МПа, °С.

4. Потери давления в выхлопном патрубке:

       ;

    где Сп – скорость пара за выходным патрубком;

          λ – опытный коэффициент.

5. Давление пара за последней ступенью:

        МПа.

6. Потери энергии в стопорном и регулирующем клапанах:

        

7. Потери энергии в выходном патрубке:

       

8. Располагаемый теплоперепад на проточную часть:

       

9. Располагаемый теплоперепад по затарможеным параметрам:

       

 или                                                                                       

       

 где-располагаемый теплоперепад по заторможенным параметрам в регулирующей ступени;

      -располагаемый теплоперепад в нерегулируемой ступени.

10. Относительный внутренний КПД:

       ;

 где ηое-относительный эффективный КПД;

       ηм-механический КПД.

11. Использованный (внутренний) теплоперепад:

      .

12. Относительный внутренний КПД проточной части турбины:

      .

13. Откладываем величину Нi от точки  на изоэнтропе  , и при энтальпии на пересечении с изобарами Рк и Рz, получаем точки Aк и Az, характеризующие состояние пара за выходным патрубком и за последней ступенью;

       iz=io-Hi=3364-228,3=3135,7 кДж/кг; υz=0,2354 м3/кг.

14. Секундный расход пара:

       ;

где ηг – КПД генератора.

15. Предварительный тепловой процесс турбины:

Подпись:        Но=Подпись:    
     Н'о=
Подпись:        Нi=

Расчет регулирующей ступени:

1. Примем hонс=50 кДж/кг, тогда:

        .

2. Фиктивная скорость в регулирующей ступени:

       м/с.

3. Оптимальное отношение скоростей в регулирующей ступени:

      

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, принимаем;

      

4. Окружная скорость:

       м/с.

5. Средний диаметр регулирующей ступени:

      м.

6. Фиктивная скорость в нерегулируемой ступени:

       м/с.

7. Оптимальное отношение скоростей в нерегулируемой ступени:

      

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

φ=0,96 - коэффициент скорости, принимаем;

      ρ = 0,05 - степень реактивности ступени, принимаем;

      .

8. Окружная скорость на среднем диаметре в нерегулируемой ступени:

        м/с.

9. Средний диаметр нерегулируемой ступени:

      м.

10. Степень реактивности регулирующей ступени состоит:

     
где  степень реактивности первой рабочей решетки;

        степень реактивности направляющей решетки;

       степень реактивности второй рабочей решетки.

11. Располагаемый теплоперепад в сопловой решетке:

      кДж/кг.

12. Располагаемый теплоперепад в первой рабочей решетке:

      кДж/кг.

13. Располагаемый теплоперепад в направляющей решетке:

      кДж/кг.

14. Располагаемый теплоперепад во второй рабочей решетке:

      кДж/кг.

15. Энтальпия пара по заторможеным параметрам на входе в сопловый аппарат:

      кДж/кг.

16. Параметры заторможенного потока из i-s диаграммы:

      .       

17. Откладываем на изоэнтропе  теплоперепады: ;;;(рис.2) и определяем давления:

–за сопловой решеткой: Р1=1,805 МПа, υ1t=0,1615 м3/кг,

при h1t = h0*-  = 3366,45– 166,905 = 3199,5 кДж/кг;

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

при h = h0*- - hо1р´  = 3366,45– 166,905 – 3,709  =3195,836кДж/кг;

–за направляющей решеткой: ,

при h = h0*- - hо1р´ -  hнр´  = 3366,45–166,905–3,709– 5,56=3190,276 кДж/кг;

–за второй рабочей решеткой: ,

при h = h0*- - hо1р´ -  hнр´ -  hо2р´  = 3366,45–166,905–3,709 -5,56-9,27=

=3181 кДж/кг.
18. Отношение давлений в сопловой решетке:

    
19. Теоретические скорости потока пара и звука на выходе из сопловой решетки:

     ;

     .
20. Число Маха за сопловой решеткой:

     .

21. Утечки пара через переднее концевое уплотнение:   

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

ky=1,83 -коэффициент учитывается для уплотнения с гладким валом, зависит от отношения δу/s; 

δу/s=0,05 - принимаем;

δу=0,3мм - радиальный зазор;

s – расстояние между гребнями;

dу=0,3·dрс=0,3·0,95=0,285 м - диаметр вала на участке уплотнения;

Fу=π·dу·δу=3,14·0,285·0,0003=0,000268 м2 - кольцевая площадь радиального зазора;

ε =Р – отношение давлений пара за и перед уплотнением;

Р1=1,79 МПа, Р=0,1 МПа (атмосферному);

υ0= υ1t=0,1628 м3/кг;

z=50, число гребней уплотнения, принимаем;

.

22. Утечки пара через заднее концевое уплотнение:

 

где ky=1,8 - коэффициент учитывается для уплотнения с гладким валом, зависит от отношения δу/s; 

δу/s=0,05 (принимаем);

ε=Р – отношение давлений пара за и перед уплотнением;

Рz=1,178 МПа, Р=0,1 МПа (атмосферному);

υ1= υz=0,2354 м3/кг;

z=32 - число гребней уплотнения, принимаем;



При заданных геометрических соотношениях длины проточных частей

уплотнений будут равны: переднего ;

                                             заднего   
23. Количество пара проходящего через сопло с учетом утечки пара через переднее концевое уплотнение:   

     =83,33+0,1852=83,515 кг/с.

24. Выходная площадь сопловой решетки:

     2;

где μ1=0,974 – коэффициент расхода, принимаем;

    
-постоянная величина, для перегретого пара равна 0,667при к=1,3;

         

25. Находим произведение:

     м=3,32 см.

26.Оптимальная степень парциальности:

     .

27. Длина сопловой лопатки:

     .

28. С учетом ранее принятого α=14° и полученного числа выбираем из таблиц типовых сопловых лопаток С-90-15Б со следующими характеристиками: относительный шаг решетки=0,78; хорда табличного значения bт=5,2 см; В=4,0 см; радиус закругления выходной кромки r2=0,03см; f=3,21см2; Wмин=0,413см3; хорда bс=5см; Iмин=0,326см4; угол установки αу=36°; к1=bс/bт=0,962; толщина выходной кромки δ1кр=2·r2·к1=0,6мм.

29. Число каналов (лопаток) сопловой решетки:

      принимаем =46.

30. Пересчитываем хорду:

      .

31. Относительная толщина выходной кромки:

      .
32. Относительная длина лопатки:

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

уточняем выходную площадь сопловой решётки:

;

уточняем произведение:

      м=3,3см;

уточняем оптимальную степень парциальности:

    

уточняем длину сопловой лопатки:

    

33. Критическое давление:

      .

34. Откладываем Ркр на теоретическом процессе (рис.2) и находим параметры пара: iкрt=3180 кДж/кг ; υкрt=0,1701 м3/кг.

35. Критическая скорость:

      .

36. Поскольку решетка выбрана суживающаяся то при сверхзвуковом обтекании ее необходимо найти угол отклонения потока в косом срезе:

      ;

      =14,11° ; =0,11°.

37. Уточняем (по рис.12) коэффициент скорости: φ=0,97.

38. Число Рейнольдса:

     

где =24·10-6кг/м·с–коэффициент динамической вязкости (рис.13

по Р1=1,805 МПа, t1t=376,8°C, υ1t=0,1616 м3/кг);

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

39. Коэффициент потерь энергии:

      .

40. Абсолютная скорость выхода пара из сопловой решетки:

      .

41. Относительная скорость на входе в первую рабочую решетку:      ,где =U/C1=149,2/560,429=0,266– отношение скоростей.

42. Угол входа потока пара в первую рабочую решетку:

       ; .

43. Потеря энергии в сопловой решетке

 Δhc = ξc*= 0,0591*166,905 = 9,864  кДж/кг.

Параметры пара перед первой рабочей решеткой

h1 = h1t + Δhc = 3199,5+9,864= 3209,364 кДж/кг,

p1 =1,79 МПа,

υ1 = 0,1641м3/кг,

t1 = 380,8 0С.




Расчет первой рабочей решетки.

44. Теоретическая относительная скорость на выходе из первой рабочей решетки и число Маха:

      ;

     

где υ2t=0,1611 м3/кг (h2t=3185 кДж/кг, t2t=369,9 °C)по h-s диаграмме точка 2t (рис.2).

45. Выходная площадь первой рабочей решетки:

      ;

где μ2=0,95 – принятый коэффициент расхода.

46. Выбираем величину перекрыши:

      Δlplпlв=l2l1=4мм;

где Δlв=2мм – перекрыша у втулки;

      Δlп=2мм – перекрыша на периферии.

47. Считая, что рабочая лопатка первого венца выполняется постоянной по входной и выходной кромкам, получаем: l2=l1lp=55,7+4=59,7 мм.

48. Эффективный угол выхода из первой рабочей решетки:

      ;

      =18,04°.
49. По числу Маха и  выбираем первую рабочую решетку с профилем           Р-26-17А и размерами: относительный шаг решетки=0,6; хорда табличного значения bт=2,57см; Вт=2,5см; радиус закругления выходной кромки r2=0,02см; f=2,07см2; Wмин=0,225см3; хорда bр=60мм; Iмин=0,215см4; угол установки αу=80°; толщина выходной кромки δкр=0,8мм.

50. Число рабочих лопаток первого венца:

      .

51. Относительная толщина выходной кромки профиля:

    .

52. Угол поворота потока:

    Δβр=180°-(β1)=180°-(19,08°+18,04°)=143,28°.

53. По отношению bp/l2=1,005 и Δβр по рис.9 находим коэффициент расхода μ2=0,945, и уточняем

выходную площадь первой рабочей решетки:

;

эффективный угол выхода из первой рабочей решетки:

      ;=18,2°.

54. По рис.12 определяем усредненный коэффициент скорости рабочей решетки ψр=0,936.

55. Коэффициент потерь энергии:

      .

56. Число Рейнольдса:

         

где =22,6·10-6кг/м·с–коэффициент динамической вязкости (рис.13 по Р2=1,762 МПа, t2t=373,2°C);

     .Поправка на него не вносится.

57. Действительная относительная скорость выхода пара из рабочей решетки первого венца:

     .

58. Окружные и осевые усилия действующие на лопатки первого венца:

    

     

где .

59. Равнодействующая от окружного и осевого усилий:

    .
60. При постоянном профиле по длине лопатки изгибающее напряжение будет равно:

  

   .

61. Потери энергии в первой рабочей решетке:

   .

62. Состояние пара за первым рабочим венцом ступени.

h2 = h2t + Δhр = 3185 + 11,248= 3196,24  кДж/кг,

р2 = 1,745 МПа,        

υ2 = 0,1664  м3/кг,

t2 = 374,4 0C.

63. Абсолютная скорость пара за первой рабочей решеткой:

   .

64. Угол характеризующий направление С2:

   ;

=28,5°.




Поворотная решетка

65. Теоретическая скорость выхода пара из поворотной решетки:

   .

66. Число Маха:

   ,

где υ1t’=0,1657 м3/кг (h1t’=3181 кДж/кг, t1t’=367,7 °C)по h-s диаграмме точка

1t ‘(рис.2).
67. Выходная площадь поворотной решетки:

  

где μ1’=0,94 –принятый коэффициент расхода.

68. Принимаем перекрышу для поворотной лопатки: Δlп=4мм.

69. Длина поворотной лопатки:.

70. Эффективный угол поворотной решетки:

      ;

      =27,08°.

71. Выбираем для поворотной решетки профиль по числу Маха и  выбираем первую рабочую решетку с профилем Р-35-25А и размерами: относительный шаг решетки=0,55; хорда табличного значения bm=25,4мм; Вп=2,5см; радиус закругления выходной кромки r2=0,015см; f=1,62см2; Wмин=0,168см3; хорда bп=40,3мм; Iмин=0,131см4; угол установки αу=80°; толщина выходной кромки δ1кр=0,472мм и отношением 1,581.

Число рабочих лопаток поворотной решётки:

      .

72. Относительная толщина выходной кромки профиля поворотной лопатки:

    .

73. Угол поворота потока в поворотной решетке:

    Δαп=180°-(α2+α')=180°-(28,5°+27,08°)=124,42°.

74. По отношению и Δαп по рис.9 находим коэффициент расхода μ'1=0,958 и уточняем

выходную площадь поворотной решетки:

   ;

эффективный угол поворотной решетки:

      ;

      =26,55°.

75. По рис.12 определяем усредненный коэффициент скорости поворотной решетки ψп=0,94.

76. Коэффициент потерь энергии в поворотной решетке:

    .

77. Число Рейнольдса:

    .

78. Потери энергии в поворотной решетке:

    .

79. Состояние пара за поворотной решеткой

h1´ = h1t´ + Δhп = 3181+ 4,6194 = 3185,61 кДж/кг,

р1´ = 1,725 МПа,

υ´1 = 0,1671 м3/кг,

t'1=369,2°C.

80. Действительная скорость выхода пара из поворотной решетки:

    0,94·281,729=264,82 м/с.

81. Относительная скорость пара на входе во вторую рабочую решетку:    ,где =U/C'1=149,5/264,82=0,5645 – отношение скоростей;

и ее направление:  ,




Вторая рабочая решетка

82. Теоретическая относительная скорость на выходе из второй рабочей решетки и число Маха:

      ;

      ,

где υ'2t=0,1694 м3/кг ( h'2t=3180кДж/кг)по h-s диаграмме точка 2't (рис.2).

83. Выходная площадь второй рабочей решетки:

     
;

где μ'2=0,95 – принятый коэффициент расхода.

84. Выбираем величину перекрыши:

      Δl'p=l'2lп=4,3мм.

85. Считая, что рабочая лопатка второго венца выполняется постоянной по входной и выходной кромкам, получаем: l'2=lпl'p=63,7+4,3=68 мм.

86. Эффективный угол выхода из второй рабочей решетки:

      ;

      =37,15°.

87. По числу Маха и  выбираем вторую рабочую решетку с профилем           Р-60-38А и размерами: относительный шаг решетки=0,5; хорда табличного значения bт'=2,61см; Вр'=2,5см; радиус закругления выходной кромки r2=0,02см; f=0,76см2; W'мин=0,035 см3; хорда bр'=85мм; Iмин=0,018см4; угол установки αу=75°; толщина выходной кромки δ'2кр=1,3мм и отношением .

Число рабочих лопаток второго венца:

      .

88. Относительная толщина выходной кромки профиля поворотной лопатки:

    .

89. Угол поворота потока:

    Δβ'=180°-(β'1+β')=180°-(54,4°+37,15°)=88,45°.

90. По отношению b'p/l'2=1,25 и Δβ' по рис.9 находим коэффициент расхода μ'2=0,954 и уточняем

выходную площадь второй рабочей решетки:

      ;

эффективный угол выхода из второй рабочей решетки:

      ; =37,01°.

91. По рис.12 принимаем усредненный коэффициент скорости второй рабочей решетки ψ'р=0,962.

92. Коэффициент потерь энергии:

      .

93. Число Рейнольдса:

         

где =23·10-6кг/м·с–коэффициент динамической вязкости (рис.13 по Р'2=1,695 МПа, t'2t=366,6°C);

     .

94. Потери энергии во второй рабочей решетке:

       .

95. Параметры пара за регулирующей ступенью

h´2 = h2t´ + Δhр´= 3180+1,5123= 3181,51 кДж/кг;

p2 ´= 1,515 МПа;

υ2´= 0,1897 м3/кг;

t2´=365,5 °C.

96. Действительная относительная скорость выхода пара из рабочей решетки второго венца:

     .

97. Окружные и осевые усилия действующие на лопатки первого венца:



где .

98. Равнодействующая от окружного и осевого усилий:

     .

99. При постоянном профиле по длине лопатки изгибающее напряжение будет равно:

  

   .

  100. Абсолютная скорость пара за первой рабочей решеткой:

    

101. Угол характеризующий направление С'2:

  

102. Потери энергии с выходной скоростью:

   .

103. Относительный лопаточный КПД выраженный через потери:

   .

104. Относительный лопаточный КПД выраженный через скорости:   
Проверка:


105. Проточная часть рассчитанной регулирующей ступени:

Подпись:    
     lc
Подпись:    
     lp
Подпись:    
     l'p
Подпись:    
     lп
106. Ширина профиля лопатки:

-       сопловой:

    

-       первой рабочей:

    

-       поворотной:

    

-       второй рабочей:

    

где Вт – ширина табличного профиля.

107. Осевой зазор между направляющими лопатками и рабочими лопатками принимаем равным δа=4мм.

108. Радиальный зазор при средней длине лопаток:

       

где =(l1+l2+lп+l'2)/4=(55,24+59,7+63,7+68)/4=61,66 мм.
109. Относительные потери на трение пара в дисках:

а) о торцевые поверхности:

   

где d – средний диаметр ступени;

      F1 – выходная площадь сопловой решетки;

      Ктр.д=f(Re,S/r) – коэффициент трения;

    

     S/r=0,05, принимаем;  Ктр.д=0,56·10-3

б) на трение свободных цилиндрических и конических поверхностей на ободе диска:

    .
     ;

где =10-3, принимаем;

      =а+в+с=0,022+0,0477+0,022=0,0917 м.

      в=2·δап=2·4+39,7=47,7мм;

    .

в) о поверхности лопаточного бандажа:

   

где =2·10-3, принимаем;

      =d+e=0,0584+0,0814=0,1398м;

      dб=d+lcp=0,95218 +0,0638=1,0159 м;

      lср=(l2+l'2)/2=0,0638 м      

    ;

общие потери на трение:

.

110. Потери от парциального подвода пара, складываются из потерь:

-       на вентиляцию:



где Кв=0,065 – коэффициент, зависящий от геометрии ступени;

 екож=0,5 – доля окружности, занимаемая кожухом и устанавливаемого на нерабочей дуге диска для уменьшения вентиляционных потерь при парциальном подводе пара;

z=2 – число венцов ступени скорости;

      



-       потери на концах  дуг сопловых сегментов (потери на выколачивание)



где Ксегм=0,25 – опытный коэффициент;

      i=2 – число пар концов сопловых сегментов;



Общие:

.

111. Относительный внутренний КПД регулирующей ступени выраженный через потери:

     ηoiол – (ζтрпарц)=0,8163 – (0,5432+30,566)*10-3=0,7851908.

112. Потери энергии на трение диска:

     .

113. Потери энергии от парциального впуска пара:

     .

114. Откладываем потери Δhв.с, Δhтр.д, Δhпарц от точки 2' и получаем точку 2'' с параметрами:

     i2''=i2'+Δhв.с+Δhтр+Δhпарц=3208+6,826+0,10073+5,668=3220,84 кДж/кг

  t''2=360,1°С, υ''2=0,1906 м3/кг.

115. Использованный теплоперепад:

    .  

116. Внутренняя мощность ступени:

    Ni=Go·hi=83,33·145,609=12133,68 кВт.

117. Относительный внутренний КПД выраженный через теплоперепады:

    .

Проверка:



Подпись:    
     h*оpc=
Подпись:    
     h*оc=
Подпись:    
    h'о1р
Подпись:    
    h'о2р
Подпись:    
    h'нр
Подпись:    
     hi=
Расчет первой нерегулируемой ступени:

1. Располагаемый теплоперепад на нерегулируемые ступени между изобарами Р'2=1,695 МПа и Рz=1,178 МПа по изоэнтропе 2'' – zt( рис.3):

     Ho''=i2''-izt=3220,84-3091=102,58 кДж/кг.

2. Принимаем теплоперепад первой регулирующей ступени ho1нс=50 кДж/кг.

3. Фиктивная скорость в ступени:

       м/с.

4. Оптимальное отношение скоростей в нерегулируемой ступени:

       .

5. Окружная скорость на среднем диаметре в нерегулируемой ступени:

       м/с.

6. Средний диаметр не регулируемой ступени:

      м.

7. Теоретическая скорость выхода пара из сопловой решетки:

     .

8. Располагаемый теплоперепад сопловой решетки:

     hоc=(1 – ρ)hо1нс=(1 – 0,05)·50=47,5 кДж/кг.

9. Теоретические параметры пара за сопловой решеткой, точка 1t: 

      i1t=i2''hос=3220,84–47,5=3173,34кДж/кг,Р1=1,582 МПа,υ1t=0,1807 м3/кг, t1t=362,2 °С.

10. Выходная площадь сопловой решетки:

     ;

где μ1=0,97 – коэффициент расхода, предварительно принимаем.

11. Длина сопловой лопатки:

     .

12. Число Маха:

     .

13. Оставляя угол α1=17° и принимая αо≈90° выбираем сопловую решетку типоразмера С-90-15А со следующими характеристиками: относительный шаг решетки=0,76; хорда табличного значения bт=6,25см; В=3,4см; радиус закругления выходной кромки r2=0,032см; f=4,09см2; Wмин=0,575см3; хорда профиля bс=49,6мм; Iмин=0,591см4; угол установки αу=34°; толщина выходной кромки δ1кр=0,51мм.

14. Число лопаток:

          .

15. Относительная толщина выходной кромки:

      .

16. Относительная длина лопатки:

      ; по отношению =0,8 в соответствии с графиком зависимости μ1(bс/l1) (рис.9), коэффициент μ1=0,982 уточняем

выходную площадь сопловой решетки:

     ;

длину сопловой лопатки:

     .

17.  Число Рейнольдса

    

где =21,8·10-6кг/м·с–коэффициент динамической вязкости (рис.13 по

Р1=1,435 МПа, t1t=348,4°C);

     .

18. Коэффициент скорости φ=0,976 (рис.12).

19. Коэффициент потерь энергии:

      .

20. Абсолютная скорость выхода пара из сопловой решетки:

      .

21. Относительная скорость на входе в первую рабочую решетку:      ;

где =U/C1=148,88/300,824=0,4949 – отношение скоростей.

22. Угол входа потока пара в первую рабочую решетку:

        β1 = 32,35 0.

23. Потери энергии в сопловой решетке:

      ; откладываем эти потери в i-s диаграмме и получаем точку 1,(рис.3), характеризующую действительное состояние пара перед первой рабочей решеткой имеющей следующие параметры: Р1=1,435 МПа; i1=3175,99 кДж/кг;υ1=0,1996 м3/кг; t1=362,6°С.

24. Располагаемый теплоперепад рабочей решетки:    

      hop=ρ·hо1нс=0,05·50=2,5 кДж/кг, откладываем его из точки 1 и получаем точку 2t с параметрами i2t=3173,49 кДж/кг, Р2=1,42 МПа; υ2t=0,2013 м3/кг; t2t=361,3°С.

25. Теоретическая относительная скорость на выходе из рабочей решетки и число Маха:

      ;

      .

26. Выходная площадь рабочей решетки:

     ;

где μ1=0,94 – коэффициент расхода, предварительно принимаем.

27. Принимаем перекрышу Δlр=l2 l1=3,6мм.

28. Длина рабочей лопатки l2= l1+ Δlр=61,6+3,6=65,2  мм.

29. Эффективный угол выхода из рабочей решетки:

           ;

      =27,59°.

30. По числу Маха и  выбираем вторую рабочую решетку с профилем           Р-35-25А и размерами: относительный шаг решетки=0,61; хорда табличного значения bт=2,54см; В=2,5см; радиус закругления выходной кромки r2=0,02см; f=1,62см2; Wмин=0,168 см3; хорда bр=45 мм; Iмин=0,131см4; толщина выходной кромки δкр=0,5мм и углами =80°, 2,309.

31. Число лопаток:

     .

32. Относительная толщина выходной кромки:

     .

33. Угол поворота потока:

    Δβ=180°-(β1)=180°-(32,35°+27,59°)=120,06°.

34. По отношению =0,69 и Δβр по рис.9 находим коэффициент расхода μ2=0,956 и уточняем

выходную площадь рабочей решетки:

     ;

эффективный угол выхода из рабочей решетки:

           ;

      =27,23°.

35. Число Рейнольдса

    

где =21,8·10-6кг/м·с–коэффициент динамической вязкости (рис.13 по

Р2=1,42 МПа, t2t=361,3°C);

     .

36. Коэффициент скорости ψ=0,948 (рис.12).

37. Коэффициент потерь энергии:

      .

38. Относительная скорость пара за рабочей решеткой:

      W2=ψ·W2t=0,948·182,995=173,479 м/с.

39 Абсолютная скорость пара за рабочей решеткой:

 .

40. Угол характеризующий направление С2:

   

  α2 =-87,68º.

41. Окружное и осевое усилие и их равнодействующая:

 

  



    .

42. Момент сопротивления при постоянном профиле по длине лопатки:

    .

43. Изгибающее напряжение:

   .

44. Потери энергии в рабочей решетке:

    .

45. Потери энергии с выходной скоростью:

    .

46. Относительный лопаточный КПД выраженный через потери:

    .

47. Относительный лопаточный КПД выраженный через скорости:

     .
48. Число Рейнольдса:

    .

59. Принимаем S/r=0,05.

50. Потери на трение в дисках:

-       коэффициент потерь

     

где Ктр.д – определяется по рис.17

-       потери энергии:

          

51. Относительный внутренний КПД выраженный через потери:

     .  

52. Откладываем на рис.3 потери Δhр,Δhтр.д,Δhв.с получаем т.2' с параметрами:

     i'2=i2t+ Δhр+Δhтр.д+Δhв.с=3173,49+1,696+0,045+3,1688=3178,39 кДж/кг, Р2=1,42 МПа;  υ'2=0,2021 м3/кг; t'2=363,5°С.

53. Использованный теплоперепад:

 .

54. Относительный внутренний КПД выраженный через теплоперепады:

    .

55. Внутренняя мощность ступени:

    .

Проверка:





Расчет второй нерегулируемой ступени:

1. Состояние пара перед сопловой решеткой определяется точкой 2 (рис.3)

    i2=3082 кДж/кг, Р2=1,42 МПа;  υ2=0,1865 м3/кг; t2=319,1 °С.

2. Располагаемый теплоперепад второй нерегулируемой ступени между изобарами Р2=1,42 МПа и Рz=1,178 МПа по изоэнтропе 2 – z't( рис.3):

     hо2нс=i2-izt'=3175,99–3123,59 =52,4 кДж/кг.

3. Располагаемый теплоперепад по заторможенным параметрам с учетом использования кинетической энергии от выходной скорости из предыдущей ступени:

       .

4. Параметры заторможеного потока: ,

Р2*=1,615 МПа, ; υ2*=0,1777 м3/кг; t2*=365,4 °С.      

5. Фиктивная скорость в ступени:

       м/с.

6. Средний диаметр ступени принимаем: d=0,948 м.

7. Окружная скорость: U=148,88м/с.

8. Отношение скоростей в нерегулируемой ступени:

       .

9. Угол выхода потока пара из сопловой решетки принимаем =14°.

10. Степень реактивности ступени принимаем ρ=0,05.

11. Теоретическая скорость выхода пара из сопловой решетки:

     .

12. Располагаемый теплоперепад сопловой решетки:

     h*оc=(1– ρ)h*о2нс=(1– 0,05)·55,56=52,782 кДж/кг.

13. Теоретические параметры пара за сопловой решеткой, точка 1t: 

      i1t=i*2'h*оc=3178,24–52,782=3125,462 кДж/кг,Р1=1,33 МПа, υ1t=0,2065м3/кг, t1t=337,6°С.

14. Выходная площадь сопловой решетки:

     ,

где μ1=0,97 – коэффициент расхода, предварительно принимаем.

15. Длина сопловой лопатки:

     .

16. Число Маха:

     .

17. Оставляя угол α1=14° и принимая αо≈90° выбираем сопловую решетку типоразмера С-90-12А со следующими характеристиками: относительный шаг решетки=0,76; хорда табличного значения bт=6,25см; В=3,4см; радиус закругления выходной кромки r2=0,032см; f=4,09см2; Wмин=0,575см3; хорда профиля bс=49,6мм; Iмин=0,591см4; угол установки αу=34°; толщина выходной кромки δ1кр=0,51мм.

18. Число лопаток:

          .

19. Относительная толщина выходной кромки:

      .

20. Относительная длина лопатки:

      ; по отношению =0,654 в соответствии с графиком зависимости μ1(bс/l1) (рис.9), коэффициент μ1=0,982 уточняем

выходную площадь сопловой решетки:

     ;

 длину сопловой лопатки:

     .

21.  Число Рейнольдса

    

где =20,8·10-6кг/м·с–коэффициент динамической вязкости (рис.13 по

Р1=1,33 МПа, t1t=337,6 °C);

     ; режим работы решетки в автомодельной зоне и поправка на Re не вносится.

22. Коэффициент скорости φ=0,976 (рис.12).

23. Коэффициент потерь энергии:

      .

24. Абсолютная скорость выхода пара из сопловой решетки:

      .

25. Относительная скорость на входе в первую рабочую решетку:     

где =U/C1=148,88/317,107=0,469 – отношение скоростей.

26. Угол входа потока пара в первую рабочую решетку:

        β1 = 26 0.

27. Потери энергии в сопловой решетке:

; откладываем эти потери в i-s диаграмме и получаем точку 1,(рис.3), характеризующую действительное состояние пара перед первой рабочей решеткой имеющей следующие параметры:

Р1=1,33 МПа;i1=3127,963 кДж/кг;υ1=0,2071 м3/кг; t1=339,4 °С.

28. Располагаемый теплоперепад рабочей решетки:    

откладываем адиабату из точки 1 до давления Рz2=1,178 МПа и получаем точку 2t с параметрами izt''=3125,188 кДж/кг, υzt''=0,2334м3/кг; tzt''=336,5°С;

 .

29. Теоретическая относительная скорость на выходе из рабочей решетки и число Маха:

      ;

      .

30. Выходная площадь рабочей решетки:

     ,

где μ2=0,94 – коэффициент расхода, предварительно принимаем.

31. Принимаем перекрышу Δlр=l2 l1=3,7 мм.

32. Длина рабочей лопатки l2= l1+ Δlр=74,8+3,7=78,5 мм.

33. Эффективный угол выхода из рабочей решетки:

      ;

      =26,59°.

34. По числу Маха и  выбираем вторую рабочую решетку с профилем           Р-30-21А и размерами: относительный шаг решетки=0,61; хорда табличного значения bт=2,56см; В=2,5см; радиус закругления выходной кромки r2=0,02см; f=1,85см2; Wмин=0,234см3; хорда bр=40 мм; Iмин=0,205см4; толщина выходной кромки δкр=0,5мм и угол =80°,2,675.

35. Число лопаток:

     .

36. Относительная толщина выходной кромки:

     .

37. Угол поворота потока:

    Δβ=180°-(β1)=180°-(26°+26,59°)=127,41°.

38. По отношению =0,509 и Δβр по рис.9 находим коэффициент расхода μ2=0,958 и уточняем
выходную площадь рабочей решетки:

     ;

эффективный угол выхода из рабочей решетки:

      ;

      =25°.

39. Число Рейнольдса

     =20,8·10-6кг/м·с–коэффициент динамической вязкости (рис.13 по Р2=1,178  МПа, t''zt=336,5 °C);

     ; режим работы решетки в автомодельной зоне и поправка на Re не вносится.

40. Коэффициент скорости ψ=0,951 (рис.12).

41. Коэффициент потерь энергии:

      .

42. Относительная скорость пара за рабочей решеткой:

      W2=ψ·W2t=0,951·191,6944=182,30 м/с.

43. Абсолютная скорость пара за рабочей решеткой:

44. Угол характеризующий направление С2:

    

45. Окружное и осевое усилие и их равнодействующая:

 ,

   

где

   

46. Момент сопротивления при постоянном профиле по длине лопатки:

    .

47. Изгибающее напряжение:

   .

48. Потери энергии в рабочей решетке:

    .
49. Потери энергии с выходной скоростью:

    .

50. Относительный лопаточный КПД выраженный через потери:

    .

51. Относительный лопаточный КПД выраженный через скорости:

    .

52. Число Рейнольдса:

    .

53. S/r=0,05, принимаем.

54. Потери на трение в дисках:

-       коэффициент потерь

     

где Ктр.д – определяется по рис.17

-       потери энергии:

           .

55. Относительный внутренний КПД выраженный через потери:

     .  

56. Откладываем на рис.3 потери Δhр,Δhтр.д,Δhв.с получаем т.z с параметрами:

     iz=izt''+ Δhр+Δhтр.д+Δhв.с=3120+1,7564+0,0501+3,108=3125,87 кДж/кг, Рz=1,178 МПа;  υz=0,2335м3/кг; tz=336,9 °С.

57. Использованный теплоперепад:

    

58. Относительный внутренний КПД выраженный через теплоперепады:

    .

59. Внутренняя мощность ступени:

    .

Проверка:




Подпись:    
     Δhc
Подпись:    
     Δhc
Подпись:    
     hос=
Подпись:    
     h*ос=
Подпись:    
     hо1нс=
Подпись:    
     h*о2нс=
Подпись:    
      hр=
Подпись:    
     hi=
Подпись:    
     hi=
Подпись:    
     Н''о=
60. Геометрические характеристики нерегулируемой ступени:

Подпись:    
            dв
Подпись:    
          d
Подпись:    
        dп
 

1. Коэффициент возврата тепла:

     .

где - сумма располагаемых теплоперепадов  ступеней;

2. Относительный внутренний КПД проточной части:

     .

3. Относительный внутренний КПД турбины:

     .

4. Развиваемая внутренняя мощность:

     .

5. Расчетный относительный эффективный КПД турбины:

    
6.Расчетная номинальная электрическая мощность

Nэн = ηг * ηoе *H0 * G0 = 0,96*0,7768055*300*83,33= 18642,586 кВт.

Nэн’= ηм * ηг  * Ni  =0,985*0,96*19715,16=18642,655кВт.

Невязка мощности: .
Вывод

На основе задания на курсовой проект, мною были рассчитаны: регулирующая и две нерегулируемых ступени противодавленческой турбины.

В результате расчета были получены следующие геометрические характеристики ступеней:

- dрег = 952,18 мм;

- dнр1 = 948 мм;

- dнр2 = 948 мм.

Также были расчитаны КПД.

Относительный лопаточный КПД:

- ηoлрег = 0,8163;

- ηoлнр1 = 0,8576;

- ηoлнр2 = 0,8674.

Относительный внутренний КПД:

- ηoi = 0,7851901;

- ηoi = 0,8567;

- ηoi = 0,86653.

Расчитал внутренние мощности ступеней

- Niрс = 12133,68 кВт;

- Niнр1 = 4011,88 кВт;

- Niнр2 = 4025,247кВт.

Расчетная номинальная  электрическая мощность турбины

Nэн = 18642,586 кВт, что в пределах допустимого значения совпадает с исходной Nэн = 18642,655 кВт.
Список используемой литературы:

1. Никольский Н.И., Луканин П.В. Тепловые двигатели для ЦБП (Теория паровых турбин). Учебное пособие:СПбТИЦБП. СПб. , 1992, 108 с.

2. Луканин П.В., Короткова Т.Ю. Тепловые двигатели для ЦБП ( Конструкция и эксплуатация паровых турбин): Учебное пособие/СПбГТУ РП. СПб., 2003 , 100 с.

3.Методические указания к курсовому проекту(20-12,20-13).


1. Реферат Маркетинговые стратегии на разных этапах жизненного цикла товара
2. Реферат Каннидо
3. Курсовая Формування ринку земель сільськогосподарського призначення в Україні
4. Статья на тему Верования древних славян
5. Реферат Сражение при Колд-Харбор
6. Курсовая Законодательный процесс
7. Реферат на тему Extinction Of Dinos Essay Research Paper Could
8. Реферат Аудит и развитие его постулатов
9. Реферат Банковская система РФ 8
10. Реферат Товары бытовой химии 2