ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 248
Скачиваний: 2
pax проточной части являются равномерными. Кроме того, считают, что в зазорах между решетками и за рабочими лопатками отсутствуют радиальные перемещения частиц пара по длине лопаток, т. е. ради альные составляющие скорости в зазорах и за рабочими лопатками равны нулю: сг = wr = 0. Следует, однако, отметить, что в межло паточных каналах сопловой и рабочей решеток радиальные смещения потока возможны.
Расчеты закрутки лопаток выполняются без учета тепловых потерь. Их целесообразно производить после предварительного теплового расчета ступени по среднему диаметру. Из этого расчета обычно из
вестны основные параметры и определены дополнительно |
следующие |
||||||||||||||||
величины: ри рх |
и р 2 |
— давления пара соответственно перед соплами, |
|||||||||||||||
за соплами и за рабочими лопатками, |
причем p t |
и р 2 постоянны для |
|||||||||||||||
любого |
сечения |
лопатки, а р / — только для |
сечения |
по |
среднему |
||||||||||||
диаметру; h0, hoi, |
h02 |
— располагаемые теплоперепады |
соответственно |
||||||||||||||
для ступени, сопловой решетки и рабочих лопаток (h0l |
и h02 |
— только |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
для |
сечения |
лопаток |
по |
среднему |
||||||||
0.) |
|
i |
|
|
диаметру); |
с 1 с р , |
|
с 2 с р , |
|
П У 1 С Р , |
W2CV |
— |
|||||
|
|
|
|
soy |
соответственно абсолютные и отно |
||||||||||||
|
|
|
|
сительные |
скорости |
|
пара |
только |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
bib |
— |
сни, |
|
|
для |
среднего |
|
диаметра |
|
ступени; |
|||||||
|
|
|
|
|
Picp. 02Ср и а 2 с р |
— углы |
|
направле |
|||||||||
В) |
|
|
|
|
ния |
потока |
при |
входе на рабочую |
|||||||||
|
|
|
|
решетку и за рабочими |
лопатками, |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
только для среднего |
|
диаметра сту |
||||||||||
|
|
|
|
|
пени; /j и /2 —высота |
соответствен |
|||||||||||
|
|
|
|
|
но |
сопловой |
|
и |
|
рабочей |
решеток; |
||||||
|
|
|
|
|
гс Р и ыс р — соответственно |
радиус |
|||||||||||
Рис. 1-30. |
Треугольники скорос |
и окружная |
скорость |
по |
среднему |
||||||||||||
тей |
для |
сопловой |
решетки: |
диаметру; |
с 1 а С Р , |
C 2 |
q |
C P |
— проекции |
||||||||
J) для определения |
с,,- и tga/i ; б) для |
абсолютных |
скоростей |
с4 |
и |
с2 на |
|||||||||||
|
определения w,i |
и pV |
ось |
турбины, |
которые |
сохраняют |
|||||||||||
|
|
|
|
|
ся неизменными |
|
по |
|
высоте лопа |
||||||||
|
|
|
|
|
ток. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Следует принимать значение с2иг = |
0, а так как г Ф 0, то с2и |
= 0, |
|||||||||||||||
что соответствует значению угла а2 = 90°.
Численные значения величин, полученных из теплового расчета ступени по среднему диаметру, и соотношения (Ы12) и (1-113) позво ляют произвести расчеты закрутки лопаток для любого промежуточ
ного диаметра dit где dK |
<; dl |
<; dB; dK |
и dB — диаметры |
соответствен |
|||
но в корневом сечении лопаток и по их вершинам со стороны |
выхода |
||||||
пара. На основании условия |
(1-112) для диаметров dcV |
— 2г с Р |
и dt = |
||||
= 2rl |
можно |
написать |
|
|
|
|
|
|
|
|
clu |
ср r cp = |
С Ш ri' |
|
(1-114) |
Из |
этого |
уравнения |
определяем |
|
|
|
|
|
|
|
СШ —clu срrcp^rf |
(1-115) |
|||
60
С другой стороны, для диаметра dt условие (1-113) можно пред ставить в таком виде (рис. 1-30):
с2 |
=с2 . = с ? . - с ? . , |
(1-116) |
1а ср |
1а( |
If |
\ui ' |
откуда
v |
' |
Cu = V c\ui+c\acp. |
(1-117) |
|
Зная численные значения с ш |
= с 1 а с р , можем определить угол а.и |
|
через тангенс из (рис. 1-30): |
|
|
tg аи = |
Cia с Р / с ш . |
(1-118) |
Окружная скорость на диаметре di |
|
|
u» = |
*r,/30. |
(1-119) |
По данным си, dn и ии находим w4 или из треугольника |
скоростей |
|
(см. рис. 1-30), |
или аналитически. Аналогичные расчеты для других |
|
значений диаметров dn,dm |
и т . д . сопловой решетки позволяют опреде |
|
лить cin, ai„,wln, |
cim, aim, |
wim и т. д. и установить закон изменения |
угла <xi; и скорости си по высоте сопловой решетки. Скорости си могут быть меньше, равны и больше критических, что нужно иметь в виду при выполнении расчетов закрутки лопаток.
Значения абсолютных скоростей с4 / |
по высоте |
сопловой решетки |
||
позволяют также определить |
и значения теплового перепада по ее |
|||
высоте. |
|
|
|
|
Для любого |
диаметра Ц) |
сопловой |
решетки |
|
|
А о и |
= ^//2000. |
(1-120) |
|
Тепловой перепад на рабочих лопатках для |
любого сечения по |
|||
диаметру |
|
|
|
|
|
h02J |
= ho-holj. |
|
(1-121) |
Изменение |
реактивности по высоте |
рабочей решетки |
||
|
Р = V V |
|
(1-122) |
|
Расчеты показывают, что реактивность по высоте лопаток изменя ется от некоторого минимума у корня до максимума у вершины ло паток.
Ниже приводится пример расчета закрутки лопаток ступени без
учета тепловых |
потерь. |
|
|
|
|
|||||
П р и м е р |
1-2. |
Дано: pi— 2 бар, Ti— 483° К — давление |
и температура |
|||||||
пара перед сопловой |
решеткой; G 0 = 80 кг/с — расход пара через ступень; п = |
|||||||||
= 3000 об/мин — число |
оборотов турбины. |
|
|
|||||||
Расчет по среднему диаметру. Принимаем dcp |
= 1600 мм — диаметр по сред |
|||||||||
ней окружности для сопловой решетки и рабочих лопаток. |
|
|||||||||
Скорость |
по |
средней |
окружности |
ступени |
|
|||||
|
|
|
|
«С р = |
507tdc p = |
50тс • 1,6 = |
251,5 м/с. |
|
||
Степень реактивности на |
рабочих |
лопатках |
ступени р = 0,3 |
принята на |
||||||
основании |
предварительного расчета |
корневого сечения лопаток, в котором |
||||||||
получилась |
небольшая |
положительная реактивность. |
|
|||||||
61
Принимаем по оценке: |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
aicp = 14° — угол |
наклона |
|
сопловой |
решетки; |
|
|
|
|||||||||
ы ср/сад = |
0,54 — отношение |
окружной |
скорости |
к |
адиабатной. |
|||||||||||
Находим |
адиабатную |
|
скорость |
пара: |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
С а |
д = — - 7 — = |
251,5/0,54 = |
466 м/с; |
|
|||||||
располагаемый |
теплоперепад |
на ступени |
AoiC D = _ ! 5 ! L = 108,4 |
к Д ж / к г ; |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
у |
|
'/ь00 |
|
|
теплоперепад |
на сопловой |
решетке |
по среднему |
диаметру |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
V c p |
= |
(1 — 0,3) 108,4 = |
76 |
к Д ж / к г ; |
|
||||||
теплоперепад |
на рабочих |
лопатках по среднему |
диаметру |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
/ г 0 2 с |
р |
= |
Ю8,4 — 76 = |
32,4 |
к Д ж / к г ; |
|
|||||
теплосодержание |
пара |
перед |
сопловой решеткой |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i'x = 2890 |
к Д ж / к г ; |
|
|
|
|||
теплосодержание |
за сопловой решеткой на адиабате |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
i\ |
= |
jj. — 76 = 2890 — 76 = |
2814 |
к Д ж / к г ; |
|
|||||||
давление |
за сопловой |
решеткой p i ' = 1,4 бар; удельный объем |
пара за сопловой |
|||||||||||||
решеткой |
без учета |
потерь |
(по адиабате) |
vit= |
1,44 |
м3 /кг; |
|
|||||||||
скорость |
пара по выходе |
из |
сопловой |
решетки |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
Ci<cp = |
Cicp = 44,7 1/76 = 389,5 м/с; |
|
|||||||||
|
|
|
с1и |
с р |
= |
сх с |
р |
cos ах = |
389,5 cos 14° = 377,5 м/с . |
|
||||||
Высоту I сопловой и рабочей решеток для расчета закрутки лопаток можно принимать из основного теплового расчета ступени, предварительно выполнен ного по среднему диаметру с учетом всех тепловых потерь в ступени:
|
Рис . 1-31. |
Треугольники скоростей |
для |
определения |
||
|
|
закрутки лопаток и угла (32 |
|
|
|
|
Из |
треугольника |
скоростей (рис. 1-31) находим: |
ш г с р = |
157 м/с — отно |
||
сительная скорость пара при входе на рабочие |
лопатки; | i i c p = |
36° 3 0 ' — у г о л |
||||
наклона |
паровой струи |
и с\а= 94,5 м/с — проекция скорости |
а с р |
на ось тур |
||
бины. Энергия торможения при входе на рабочие |
лопатки |
|
|
|||
62
|
|
К iС р = |
^ер/2000 = 1572/2000 = |
12,33 к Д ж / к г ; |
|
||
относительная теоретическая |
скорость |
пара по выходе с рабочих лопаток |
|||||
|
|
wu = w2cp |
= 44,7 1/12,33 + 32,4 = 299 м/с . |
|
|||
Из точки О (рис. 1-31) радиусом Rcp |
— kw2Cp |
(k — масштаб построения тре |
|||||
угольника скоростей) описываем дугу. |
Переместив вектор окружной |
скорости |
|||||
и с р вниз |
параллельно оси Ох, найдем точку а и, соединив ее с точкой |
О, опре |
|||||
делим направление парового |
потока по выходе его из каналов рабочих |
лопаток, |
|||||
т. е. Р 2 С р |
= |
32° 50' и с2а= |
164 м/с. |
|
|
|
|
Расчет |
по корневому |
сечению. Диаметр корневого сечения |
|
||||
dK = dcp — / с = 1600 — 244 = 1356 мм
и соответственно гк = 678 мм и
« к = 50,2wK = ЮОя • 0,678 = 213 м/с .
Проекцию абсолютной скорости у корневого сечения находим из условия (1-115):
с 1 ц к = 377,5 • 0,80/0,678= 446 м/с.
Абсолютную скорость пара в корневом сечении определяем из условия (1-117):
с , к = ]/4462 -t- 94,Ь2 = 461 м/с,
угол наклона сопловой решетки из (1-118):
t g a 1 K = 94,5/446 = 0,2115; a 1 K = П ° 5 7 ' .
И з треугольника скоростей (см. рис. 1-31) получаем:
w1K = 256 м/с; р 1 к = 21с 54'.
Энергия торможения перед рабочей решеткой
hwiK = 2562/2000 = 32.8 к Д ж / к г .
Теплоперепад на сопловой решетке
й„1к = 4612 /20С0 = 106,0 к Д ж / к г .
Теплоперепад на рабочей решетке
|
h02K = h0 — h01K = |
108,4— 106 = 2,4 к Д ж / к г . |
|
|
|
Степень реактивности на рабочих |
лопатках в корневом сечении |
|
|
|
Р к = 240/108,4 = 2,21% . |
|
|
|
|
Относительная скорость пара по выходе с рабочей |
решетки |
|
|
|
ш 2 к = 44,7 1/32,8-г- 2,40 = 265,5 м/с . |
|
||
|
Из вершины треугольника (точка О, см. рис. 1-31) проведем дугу |
радиусом |
||
RiK |
вектора скорости w2K в масштабе длин. Точка пересечения дуги RiK |
с линией |
||
Ooftj дает точку ак, расстояние от которой до точки а2 |
в масштабе треугольника |
|||
скоростей равно окружной скорости ик. Угол между |
прямыми Ох и 0ак |
являет |
||
ся |
искомым углом Р 2 К . Численное значение его Р 2 К = 38°. |
|
||
63
