ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 242
Скачиваний: 2
При расчетах можно пользоваться кривыми -цм, приведенными на рис. 1-20, которые дают представление о средней величине механиче ского к.п.д. турбин разной мощности, находящихся в хорошем состоя нии.
Потери от утечек через концевые уплотнения вала. В паровой турбине, при давлении пара в ее корпусе выше атмосферного, часть пара из турбины вытекает наружу через уплотнения вала. В конден сационной паровой турбине, со стороны отработавшего пара, во избе жание подсоса воздуха в конденсатор к лабиринтовым уплотнениям вала подводится пар с давлением несколько выше атмосферного.
При расчете концевых уплотнений вала иногда необходимо опреде ление числа лабиринтов по заданным расходам пара и перепаду дав лений. В этом случае можно воспользоваться одним из уравнений (1-64) или (1-68). Затем по (1-70) определить р к р и сравнить его с дав лением р2 (давление среды, куда вытекает пар). Если окажется, что расчет произведен неправильно [см. примечание к (1-70)], то следует выполнить его заново, применив другое из уравнений (1-64) или (1-68).
§ 1 -11. К. п. д. промежуточных ступеней турбины
Полезная работа ступени турбины оценивается относительным внутренним к.п.д. ri0i. К.п.д. rl0i промежуточной турбинной ступени
-qoi |
= hi/Eop |
= (Е0 — 2 hn)/Eop = \[>.hlp + h0 — (he + К + h7p + hyT + |
||||||
|
|
+ hBJl + hB)]/(^+h0 |
|
- ! ^ B ) , |
|
(1-74) |
||
где |
E0 = |
jjAeP -fh0 — располагаемая |
энергия |
на |
ступени, |
кДж/кг; |
||
с"р /2000 = |
hnp — тепловая энергия от выходной скорости предыдущей |
|||||||
ступени, частично используемая |
в |
соплах |
данной |
ступени, |
кДж/кг; |
|||
£ 0 р |
= Е0 |
— \>hB— располагаемая |
энергия |
на |
ступени: за |
вычетом |
||
частичной энергии (\>hB) от выходной скорости, используемой в соплах
последующей ступени, кДж/кг; |
/г„ = |
с?/2СС0 — потери |
с |
выходной |
|||
скоростью, кДж/кг; |
р — коэффициент |
использования энергии |
выход |
||||
ной скорости с рабочих лопаток |
(при расчетах принимают |
(л = |
0,84- |
||||
-г-1,0); /гс, ЛЛ ) /гв, hlB, |
hyi, /гв л |
— потери соответственно |
в соплах, на |
||||
рабочих лопатках с |
выходной |
скоростью, на трение и |
Еентиляцию, |
||||
от утечек через радиальные зазсры и от влажности, кДж/кг.
На рис. 1-21 показаны тепловые процессы для промежуточных турбинных ступеней, в котсрых учтены частичные использования энергий от выходных скоростей с лопаток предыдущих ступеней, а также частичные использования энергий от выходных скоростей дан ных ступеней в соплах последующих.
Кинетическая энергия пара при входе в сопла цилиндров соответ ственно низкого, среднего и высокого давлений (ЦНД, ЦСД и ЦВД) из-за ее незначительной величины не учитывается при тепловом рас чете этих ступеней. При частичном использовании кинетической энер гии (л/гв в последующей ступени каждого цилиндра к.п.д. т10. подсчитывается по уравнению
43
h0 — (j, hB |
(1-75) |
•\>.liB |
Для ступеней, в которых учитывается [JA"P И не используется \xhB (последние ступени цилиндров высокого и среднего давлений, послед ние ступени турбин и ступени перед разрывом проточной части),
(lAgP + ftp - (fte + Йд + ft„ + ftT. в + Аут + /»вл) |
А; |
(1-76) |
|
|
1 < р + А„
Рис. 1-21. Тепловые процессы в промежуточных ступенях
турбины в /—s-диаграмме:
а) активной; б) с произвольной степенью реактивности; в) реактивной
Наконец, для ступеней, в которых не учитывается JJ./I"p и не исполь зуется \xhB (регулирующие ступени с парциальным подводом),
4oi = {K-HK)lh0 |
= hilhu. |
(1-77) |
В турбинах небольшой мощности, главным образом с противодавле нием, для группы первых ступеней принимаются постоянные диамет ры по средним окружностям, одинаковые отношения и/са и равные располагаемые тепловые перепады. В этом случае при равенстве ско ростных коэффициентов ср и ^ будут равны полезно используемые теп ловые перепады на ступенях при равенстве h"Bp = hB, и можно прини мать (in p = (х. Тогда (1-74) примет вид
7|„, = |
V-h"p + h0— |
(hc +h„ +hTB +hyr +hBls +hB) |
h-t |
. |
. , _ „ . , |
|
: |
= - _ |
(1-76) |
44
При разработке проектов турбомашин стремятся для них получить
высокие |
значения к.п.д. Известно, что к.п.д. турбомашины зависит |
|
от к.п.д. |
ее ступеней, а также что наивыгоднейшее (максимальное) |
|
значение |
к.п.д. ступени зависит от отношения окружной |
скорости и |
к скорости истечения пара из сопел, т. е. от u/ci. Ниже |
приводятся |
|
основные данные, которые можно использовать при проектировании
ступеней |
турбины: |
|
|
|
|
|
|||
1) (u/ci)„ |
= |
0,364-0,40 — для одновенечной одноступенчатой тур |
|||||||
бины |
или |
одновенечной |
регулирующей ступени |
многоступенчатой |
|||||
турбины; |
|
|
|
|
|
|
|
||
2) |
(ы/сОн = |
0,20-^-0,24 — для |
одноступенчатой |
турбины |
с двумя |
||||
венцами |
рабочих лопаток |
на диске или двухвенечной регулирующей |
|||||||
ступени |
многоступенчатой |
турбины; |
|
|
|||||
3) |
{uld)n |
= |
0,43-i-0 54 — для |
промежуточной |
ступени |
турбины |
|||
при |
реактивности |
(10—20)% от |
h0; |
|
|
||||
4) |
(u/Ci)n |
= |
0,80-=-1,00 — для |
промежуточной ступени с |
реактив |
||||
ностью |
-~50% |
от |
h0. |
|
|
|
|
||
§ 1-12. Определение размеров лопаток турбин
Размеры сопел. Подвод пара к соплам турбины называется полным, если сопла расположены по всей длине окружности и пар поступает сразу на все рабочие лопатки. Если же сопла расположены на части длины окружности, то такой подвод пара к ступени называют парци альным.
Отношение длины дуги т, занятой соплами, к длине окружности nd называется степенью парциальности впуска:
е = ml(nd) = tzl^d), |
(1-78) |
где d — средний диаметр венца ступени, мм; t — шаг сопел по средне му диаметру, мм; г —• число сопловых каналов.
Выходная площадь суживающегося сопла, нормальная к вектору скорости си определяется из соотношения
|
|
A = |
fl/z, |
(1-79) |
где а — ширина |
выходного |
(минимального) |
сечения |
сопла, мм; |
/ — высота сопла |
со стороны |
выхода пара, мм; z — число сопловых |
||
каналов. |
|
|
|
|
Уравнение неразрывности для выходного сечения сопел ступени имеет вид
|
|
G i V l |
= fiCi, |
(1-80) |
где Gt — расход пара через сопла, |
кг/с; Vi — удельный объем пара в |
|||
выходном |
сечении |
сопла, м3 /кг; ct |
— действительная скорость |
пара в |
выходном |
сечении |
сопла, м/с. |
|
|
Из (1-78), (1-79) и (1-80) получаем |
|
|||
|
Gx |
vx = al zct = tlz sin ai = nd гкх sin ax. |
(1-81) |
|
45
Из последнего уравнения |
находим |
|
|
l = Glvi/(,xdec1 |
sin at) |
(1-82) |
|
или |
vt I (к diet sin aj). |
(1-83) |
|
Е = G4 |
|||
Уравнения (1-82) и (1-83) позволяют определить основные размеры соплового аппарата. Так как все величины в этих уравнениях, кроме / и е, известны из теплового расчета, то, принимая е, определяем / по (1-82) или, задаваясь /, подсчитываем е по (1-83).
Как будет показано ниже, потери энергии в соплах увеличиваются с уменьшением высоты сопел и степени парциальности впуска. Для турбин малых мощностей с малым пропуском пара при номинальном числе оборотов 3000 об/мин значения / и е получаются малыми. В этих случаях для турбин мощностью до 4000 кВт стремятся повысить рабо чее число оборотов до 5000-^6000 в минуту, а иногда и до более высо
ких значений, чтобы |
уменьшить диаметр рабочего колеса при одной |
|
и той же |
окружной |
скорости и тем самым получить более высокие |
значения |
/ и е. |
|
Рис. 1-22. Принципиальные схемы промежуточных ступеней:
а) активной; б) с произвольной степенью реактивности; в) реактивной
Для |
турбин большой мощности при относительно высоких соп |
|
лах степень парциальности достигает значения, |
близкого единице. |
|
При е = |
1 имеем |
|
|
I = G1v1l (к dcx sin a4). |
(1-84) |
При критических скоростях потока для определения выходного сечения суживающегося и минимального расширяющегося сопел при меняется уравнение (1-32"')
Un = Gmj{wbV ' pj v0). |
(1-85) |
Размеры рабочих лопаток. Входная высота лопатки (рис. 1-22) делается несколько больше высоты сопла. Для коротких лопаток /2 принимается на 2-М мм больше, чем /. Для длинных лопаток разница между /2 и / составляет 4 мм и больше (4 — высота рабочих лопаток на входе).
46
Выходное сечение каналов рабочих лопаток в направлении, пер пендикулярном к направлению потока пара,
f2 = Gv2/w2. |
(1-86) |
Выходное сечение лопаток в плоскости диска |
|
ha = /Уsin р2 = Gv2l(w2sin р2 ). |
(1-87) |
С другой стороны, величину f2a можно выразить следующим обра зом:
|
ha = |
fli^j/sin |
р2 == Ц^гг = ndt2s, |
(1-88) |
||
где d — диаметр рабочих лопаток по средней окружности; |
— шири |
|||||
на выходного сечения лопаток; /4 |
—• шаг лопаток по среднему диамет |
|||||
ру; 4 — выходная высота |
рабочей лопатки; г — число рабочих ло |
|||||
паток |
на диске. |
|
|
|
|
|
Из |
(1-87) и (1-88) находим |
|
|
|
|
|
|
l2 = Ga2%dsuy2sin(32). |
|
(1-89) |
|||
При полном подводе пара по окружности |
е = 1, из треугольника |
|||||
скоростей (см. рис. 1-12) имеем: |
|
|
|
|||
|
с4 sin otj = |
cia; |
w2 sin p2 = |
c2a, |
|
|
где cl f l |
и c2a — соответственно проекции скоростей c4 и w2 на ось тур |
|||||
бины. |
|
|
|
|
|
|
Если введем эти обозначения |
в (1-82) и (1-89), а затем |
разделим |
||||
(1-89) на (1-82), то получим |
|
|
|
|
||
|
|
l2/l=v2cJ(viC2a). |
|
(1-90) |
||
Из |
последнего уравнения |
найдем |
|
|
||
|
l2 = |
l(v2cla)/(vlC2a). |
|
(1-91) |
||
По условиям плавности проточной части и заполнения сечения каналов не следует допускать большой разницы между высотами /2 и /.
Глава 1-4.
МНОГОСТУПЕНЧАТЫЕ ПАРОВЫЕ ТУРБИНЫ И И Х МОЩНОСТЬ
§ 1-13. Основные сведения о многоступенчатой паровой турбине
Стационарные паровые турбины предназначаются для привода электрических генераторов переменного тока. Многоступенчатые тур бины могут изготовляться различных конструкций и с различным числом ступеней, которое зависит от параметров свежего и отработав-
47
