Расчёт ЦВД турбины Т-100/120–130 (стр. 2 из 3)
Высота сопловых лопаток:
Хорда профиля сопловой решетки выбрана по условиям прочности: b1=60 мм. Тогда число сопловых каналов:
где относительный шаг `t принят близким к оптимальному: по характеристикам решетки С-90–12Б из атласа профилей `t=0,880. По `t и a1»a1э, также с помощью атласа находится угол установки профиля в решетке: aу=32°30¢.
Коэффициент скорости сопловой решетки определяется по обобщённым кривым: j=0,965. Уточнение значения коэффициента скорости при необходимости можно произвести с помощью атласа профилей по коэффициентам потерь энергии профиля С-90–12Б.
Построим треугольник скоростей на входе в рабочую решетку: откладываем вектор скорости на выходе из сопловой решётки c1=j´c1t=0,965´735=709 м/с под углом a1=12° к направлению окружной скорости u=pdn=149 м/с (приложение 3). Из этого треугольника: относительная скорость на входе в рабочую решетку первого ряда: w1=560 м/с и угол направления этой скорости b1=15°.
Проверяем правильность построения треугольника скоростей аналитическим путём:
b1=15°. Расчёт рабочей решетки первого ряда
Откладываем на hs-диаграмме потери на сопловой решетке и там же находим удельный объём за рабочей решеткой v2t= 0,0537 м3/кг.
Теоретическая относительная скорость на выходе из рабочей решетки первого ряда:
Число Маха:
так как a2»a1.
Проходная площадь горловых сечений рабочей решетки первого ряда:
Принимаем перекрышу рабочих лопаток первого ряда D=1.4 мм. Тогда высота рабочих лопаток:
Угол выхода потока:
По углу b2 и числу М2tвыбран по атласу профиль рабочей решетки первого ряда Р-23–14А. Хорда профиля принята b2=60 мм, относительный шаг `t=0,638. Число лопаток в рабочей решетке первого ряда по всей окружности рабочего колеса:
Построим треугольник скоростей на выходе из рабочей решетки первого ряда: откладываем вектор w2=y´w2t=0,931´575=535 м/с под углом b2=15°19` к направлению, противоположному окружной скорости u (приложение 3). Из этого треугольника: вектор скорости с2=390 м/с и угол направления этой скорости a2=21°.
Проверяем правильность построения треугольника скоростей аналитическим путём:
a2=21°.
Расчёт направляющей решетки
Откладываем на hs-диаграмме потери в рабочей решетке первого ряда:
и определяем удельный объём на выходе из направляющей решетки v`1t= 0,0565 м3/кг.
Теоретическая относительная скорость на выходе из направляющей решетки ряда:
Число Маха:
Проходная площадь горловых сечений каналов направляющей решетки:
Принимая перекрышу рабочих лопаток первого ряда D=3,5 мм, определяем высоту направляющих лопаток:
Угол выхода потока:
По углу a`1 и числу М`1tвыбран по атласу профиль направляющей лопатки Р-30–21А. Хорда профиля принята bн=50 мм, относительный шаг `t=0,645.
Число каналов направляющей решетки:
Учитывая растекание потока за рабочей решёткой, а также изменение расположения струи пара за рабочими лопатками при изменении отношения скоростей u/cф в переменных режимах работы, принимаем число каналов направляющей решетки увеличенным на 2 по сравнению с расчётным, т.е. zн=35. Построим треугольник скоростей на выходе из направляющей решетки: откладываем вектор с`1=yн´с`1t=0,941´422=397 м/с под углом a`1=20° к направлению окружной скорости u (приложение 3). Из этого треугольника: вектор скорости w`1=260 м/с и угол направления этой скорости b`1=31°.
Проверяем правильность построения треугольника скоростей аналитическим путём:
b`1=31°13¢.
Расчёт рабочей решетки второго ряда
Откладываем на hs-диаграмме потери на направляющей решетке:
и там же находим удельный объём за рабочей решеткой v`1t= 0,0590 м3/кг.
Теоретическая относительная скорость на выходе из рабочей решетки второго ряда:
Число Маха:
Проходная площадь горловых сечений рабочей решетки второго ряда:
Принимаем перекрышу рабочих лопаток второго ряда D=4,0 мм. Тогда высота рабочих лопаток:
Угол выхода потока:
По углу b`2 и числу М`2tвыбран по атласу профиль рабочей решетки второго ряда Р-46–29А. Хорда профиля принята b`2=60 мм, относительный шаг `t=0,529.
Число лопаток в рабочей решетке второго ряда по всей окружности рабочего колеса:
Построим треугольник скоростей на выходе из рабочей решетки второго ряда: откладываем вектор w`2=y`´w`2t=0,951´304=289 м/с под углом b`2=28°3` к направлению, противоположному окружной скорости u (приложение 3). Из этого треугольника: вектор скорости с`2=170 м/с и угол направления этой скорости a`2=50°.
Проверяем правильность построения треугольника скоростей аналитическим путём:
a`2=52.
Определение относительного лопаточного КПД
Располагаемый теплоперепад от параметров торможения первой нерегулируемой ступени:
Располагаемый теплоперепад сопловой решетки первой нерегулируемой ступени:
 |
Энтальпия пара за сопловой решеткой:
h1I=h0-Hoc=3273,0–29,0=3244,0 кДж/кг.
По hs-диаграмме находим: p1=4,59 МПа; v1=0,0657 м3/кг.
Высота рабочей лопатки:
l2=l1+d=47+3=50 мм.
d=6 мм – перекрыша, принимая в зависимости от l1.
Корневой диаметр:
dk=d1-l2=0,844–0,050=0,794 м.
Этот диаметр принимаем постоянным для всех ступеней. В первом приближении будем считать, что во всех ступенях выбраны одинаковые теплоперепады и углы.
Средний диаметр последней ступени определяем по соотношению:
l2zd2z=l2d2v2z/v22.
v2z=0,125 м3/кг, удельный объём за последней ступенью. Определяем приближённо по предварительно построенному процессу v22=0,0657 м3/кг.
l2zd2z=0,050´0,844´0,125/0,0657=0,0803.
Высота рабочей лопатки последней ступени:
 |
Диаметр последней ступени:
dz=dk+l2z=0,794+0,091=0,885 м.
Высота сопловой лопатки:
l1z=l2z-d=91–3=88 мм.
d=3 мм. Располагаемый теплоперепад принят одинаковым для всех ступеней, кроме первой:
H02-6=H01´k0=33,7´0,96=32,35 кДж/кг.
к0 – коэффициент, соответствующий углу выхода из сопловой решетки.
Средний теплоперепад ступеней:
 |
где z=8-предварительное число ступеней в отсеке.
 |
Располагаемый теплоперепад в отсеке:
H0отс=3273–3033=246 кДж/кг.
Коэффициент возврата теплоты:
 |
kt=4,8´10-4-для турбин, работающих в области перегретого пара.