Расчёт ЦВД турбины Т-100/120–130 (стр. 3 из 3)

h_oi=0,82 – предполагаемое КПД отсека.

Число ступеней отсека:

Число ступеней округляется до целого число: z=8.

Располагаемый теплоперепад отсека:

SH⁰_отс=H₀¹+(z-1) H₀^2-6=33,70+(8–1) 32,35=260,15 кДж/кг;

Невязка:

DH₀=(1+q_t) H⁰_отс-SH⁰_отс=(1+0,0186) 246,00–260,15=-9,57 кДж/кг.

Эта невязка должна быть распределена между ступенями.

Поправка к теплоперепаду первой ступени:

DH₀¹=DH₀´H¹₀/SH⁰_отс =-9,57´33,70/260,15=-1,24 кДж/кг.

со 2 по 8 ступени:

DH₀^2-6=DH₀´H^2-6₀/SH⁰_отс =-9,57´32,35/260,15=-1,19 кДж/кг.

Скорректированный теплоперепад:

1 ступень:

H₀¹=H¹₀+ DH₀¹=33,70–1,24=32,46 кДж/кг.

Со 2 по 8 ступень:

H₀^2-6=H^2-6₀+ DH₀^2-6=32,35–1,19=31,16 кДж/кг.

Проверка корректировки:

(1+q_t) H⁰_отс= H₀¹+(z-1) H₀

(1+0,0186) 246=32,46+(8–1) 31,16

250,58=250,58.

Оба значения в пределах точности.

Расчёт сопловой решетки

Начальные параметры пара: p₀=5,05 МПа; t₀=435°C;

Средний диаметр d_cр=0,844 м;

Располагаемый теплоперепад Н_о=32,46 кДж/кг;

Фиктивная изоэнтропийная скорость:

Окружная скорость:

u=p´d´n=3,14´0,844´50=132,6 м/с.

Степень реактивности r_к=0,05. Принимаем l₂/d₂=0,072.

Располагаемый теплоперепад сопловой решетки:

Энтальпия пара за соплами при адиабатическом течении:

h_1t=h₀-H_oc=3273–26,94=3252,06 кДж/кг.

Из hs-диаграммы p₁=4,62 МПа, v_1t=0,0654 м³/кг.

Теоретическая скорость на выходе из сопловой решетки:

Число Маха:

Так как режим течения в сопловой решетке дозвуковой, проходная площадь её горловых сечений:

m₁-коэффициент расхода, m₁=0,96 – принимаем предварительно.

Высота сопловой решетки:

Принимаем угол выхода потока из сопловой решетки a₁=12°. По этому углу и числу M_1t=0,386 из атласа профилей выбираем профиль сопловой решетки С-90–12А, рассчитанный на дозвуковые скорости M_1tдо 0,85.

По характеристике сопловой решетки определяем: `t_опт=0,8; b₁=80 мм.

Шаг решетки:

t=`t_опт´b₁=0,8´0,08=0,064 м.

Количество лопаток в сопловых решетках:

Число сопловых лопаток выбирают чётными, т. к. диафрагма, в которой располагаются сопла, состоит из двух половин. Значит z₁=42.

Уточним значение относительного шага t_отн=0,836.

Действительная скорость на выходе из сопловой решетки:

c₁=j´c_1t=0,94´232,1=218,2 м/с

Относительная скорость на выходе:

Определяем b₁ по формуле:

b₁=29°18¢.

Потери энергии на сопловой решетке:

Энтальпия пара за соплами при действительном истечении:

h₁=h_1t+DH_c=3252,06+1,14=3253,20 кДж/кг.

Расчёт рабочей решетки

Высота рабочей решетки:

Располагаемый теплоперепад рабочей решетки:

Теоретическая относительная скорость пара на выходе из рабочей решётки:

Энтальпия пара за рабочей решёткой при адиабатическом течении:

h_2t=h₁-H_ор=3253,20–5,52=3247,68 кДж/кг.

Из hs-диаграммы p₂=4,53 МПа, v_2t=0,0665 м³/кг.

Корневой диаметр:

d_k=d₁-l₂=0,844–0,061=0,783 м.

Этот диаметр принимаем постоянным для всех ступеней отсека.

Принимаем: b₂=60 мм.

Выходная площадь:

m₂=0,93 – коэффициент расхода.

Угол выхода b₂ определяем по формуле:

Число Маха:

По углу b₂ и числу М_2tвыбран по атласу профиль рабочей решетки первого ряда Р-23–17А. По характеристике сопловой решетки определяем: `t_опт=0,65; b₂=60 мм.

Шаг решетки:

t=`t_опт´b₁=0,65´0,06=0,0390 м.

Количество лопаток в сопловых решетках:

По значению l₂ определяем коэффициент скорости рабочих решёток: y=0,93. Действительная относительная скорость пара на выходе из рабочей решетки:

w₂=y´w_2t=0,93´140,1=130,3 м/с.

Абсолютная скорость пара на выходе из решетки:

Угол направления скорости с₂:

a₂=102°54`.

Определение относительного лопаточного КПД

а) По потерям в ступени:

где Е₀ – располагаемая энергия ступени, кДж/кг, Е₀=Н₀-ch_в.с;

Dh_с – потери энергии в сопловой решетке, кДж/кг;

Dh_р – потери энергии в рабочей решетке первого ряда, кДж/кг;

Dh_в.с -потери энергии с выходной скоростью, кДж/кг;

Е₀=Н₀-ch_в.с=32,46–1´1,06=31,40 кДж/кг.

d_п=d+l₂=0,844+0,061=0,905 м – диаметр по периферии рабочих лопаток;

d_экв=0,06 мм – принимаем постоянным для всех ступеней отсека;

r_ср=0,170 – степень реактивности для среднего сечения.

m_1у - коэффициент расхода, m_1у =0,74;

F_1y=6,6´10^-4м²-площадь зазора уплотнения;

m_1уF_1y/Öz_1y=1,4´10^-4 м² – причём для всех ступеней отсека принято постоянным.

Потери от утечек через периферийный зазор над лопатками:

d_п=d+l₂=0,894+0,111=1,005 м – диаметр по периферии рабочих лопаток;

d_экв=0,06 мм – принимаем постоянным для всех ступеней отсека;

Степень реактивности для периферийного сечения:

Находим внутренний относительный КПД:

h_oi=0,850–0,00129–0,00189–0,01954=0,827.

Определение внутренней мощности ступени

Использованный теплоперепад ступени:

H_i=E₀h_oi=32,18´0,827=26,61 кДж/кг.

Внутренняя мощность ступени:

N_i=G´H_i =110.54´26,61=2941 кВт.

Энтальпия пара в камере за ступенью:

h_к=`h₀-H_i=3079–26,61=3052,39 кДж/кг.

Определение электрической мощности ЦВД

Внутренняя мощность:

N_i^ЦВД=N_i^рс+SN_i^нс;

N_i^ЦВД=22331+2867+2828+2844+2854+2869+2882+2897+2941=45313 кВт.

Расчётная электрическая мощность:

турбина давление реактивность мощность

N_э^ЦВД= N_i^ЦВД´h_м´h_г;

N_э^ЦВД=45313´0,98´0,98=43518 кВт.

Погрешность вычисления:

Небольшое превышение мощности находится в пределах точности расчёта (погрешность расчёта не превышает 3%).

Список литературы

1. Паровые и газовые турбины / Под ред. А.Г. Костюка и В.В. Фролова. М., 1985.

2. Тепловые и атомные электрические станции: Справочник / Под редакцией В.А. Григорьева и В.М. Зорина. М., 1986.

3. Щегляев А.В. Паровые турбины. М., 1976.

4. Ривкин С.Л., Александров А.А. Термодинамические свойства воды и водяного пара. М., 1975.

5. Арсеньев Г.В., Томаров Г.В. Тепловой расчёт паровой турбины. Методические указания по курсовому проектированию. М., 1994.