Расчет противодавленческой турбины с двухвенечной регулирующей ступенью (стр. 4 из 7)

Число рабочих лопаток второго венца:

.

88. Относительная толщина выходной кромки профиля поворотной лопатки:

.

89. Угол поворота потока:

Δβ'_2р=180°-(β'₁+β'_2э)=180°-(54,4°+37,15°)=88,45°.

90. По отношению b'_p/l'₂=1,25 и Δβ'_2р 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 = h_2t´ + Δh_р^´= 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:

106. Ширина профиля лопатки:

- сопловой:

- первой рабочей:

- поворотной:

- второй рабочей:

где В_т – ширина табличного профиля.

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

108. Радиальный зазор при средней длине лопаток:

где

=(l₁+l₂+l_п+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;

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

S/r=0,05, принимаем; К_тр.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·δ_а+В_п=2·4+39,7=47,7мм;

.

в) о поверхности лопаточного бандажа:

где

=2·10^-3, принимаем;

=d+e=0,0584+0,0814=0,1398м;

d_б=d+l_cp=0,95218 +0,0638=1,0159 м;

l_ср=(l₂+l'₂)/2=0,0638 м

;

общие потери на трение:

.

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

- на вентиляцию:

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

е_кож=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 К_сегм=0,25 – опытный коэффициент;

i=2 – число пар концов сопловых сегментов;

Общие:

.

111. Относительный внутренний КПД регулирующей ступени выраженный через потери:

η_oi=η_ол – (ζ_тр+ζ_парц)=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 Δh_в.с, Δh_тр.д, Δh_парц от точки 2' и получаем точку 2'' с параметрами:

i₂''=i₂'+Δh_в.с+Δh_тр+Δh_парц=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:

N_i=G_o·h_i=83,33·145,609=12133,68 кВт.

117. Относительный внутренний КПД выраженный через теплоперепады:

.

Проверка:

Расчет первой нерегулируемой ступени:

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

H_o''=i_2''-i_zt=3220,84-3091=102,58 кДж/кг.

2. Принимаем теплоперепад первой регулирующей ступени h_o1нс=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:

h_оc=(1 – ρ)h_о1нс=(1 – 0,05)·50=47,5 кДж/кг.