Файл: Абрамов, В. И. Тепловой расчет турбин.pdf

Коэффициенты расхода р, = p'&Re для сопловых и рабочих решеток при оптимальных (расчетных) значениях шага t, угла

хода р в данных расчетах понимаем отношение действительного расхода G к теоретическому:

причем теоретические параметры (скорость и плотность) в фор­ муле (1) принимают по среднему давлению в минимальных сече­ ниях FM каналов решетки. Тогда р = GlGt.

Угол выхода потока

а у (р2) = arcsin (matt),

где т — опытный коэффициент, зависящий от чисел М и Re, толщины выходной кромки и формы спинки в косом срезе.

Для построения треугольников скоростей при дозвуковых скоростях в плоских решетках коэффициент т может быть при­ нят равным 1. Таким образом,

® i (Р 2 ) == 0С1эф (Ргэф)-

При сверхзвуковых скоростях потока угол выхода определяют по приближенной формуле Бэра:

L Я

Эффективные углы а х эф (р2 эф) находят по геометрическим размерам решеток в минимальном сечении; q — приведенный расход зависит от показателя изоэнтропы и отношения давлений на решетку [2].

Предварительная оценка экономичности многоступенчатой турбины

Прежде чем перейти к детальному расчету ступеней турбины, необходимо предварительно приближенно оценить внутренний и относительный к. п. д. всей турбины. Основным элементом, для которого определяют к. п. д., является «группа ступеней», со­ стоящая из одной или более однотипных ступеней, следующих

Эффективность группы ступеней давления, работающей на перегретом паре, оценивают в зависимости от объемного расхода пара перед первой ступенью V 0 = Gv0 и отношения давления на отсек 60 = p Q/p2 по рис. 7 (р0 и р ъ— давления перед и за от­ секом ступеней). С ростом объемного расхода V0 увеличиваются высоты сопловых и рабочих решеток, что приводит к уменьшению потерь в решетках. При росте расчетного 80 улучшается к. п. д.

15

Рис. 8. Зависимость потерь с выходной скоростью AhB. с и поправки на раскрытие проточной части от давления за последней сту­ пенью р 2

16

отсека из-за увеличения среднего объемного расхода и роста коэффициента возврата теплоты [30]. Кроме того, необходимо оценить поправку ky (рис. 8) на раскрытие проточной части отсека. С уменьшением среднего давления в отсеке (рср = (р0— р 2)12) растет интенсивность увеличения удельного объема пара и соот­ ветственно угла раскрытия у проточной части. Приближенно оценить потери с выходной скоростью А/гв с можно также с по­ мощью рис. 8. С уменьшением противодавления р 2 потери с вы­ ходной. скоростью £в с = ЛhB. J H 0, как правило, принимают

Рср=0,0.:МПа

0,1

1,0

/Ш

Рис. 9. Снижение экономичности Дт)ог,вл от приведенной конеч­ ной влажности пара y 2t

в расчетах более высокими. Если процесс расширения пара в от­ секе пересекает линию насыщения, то при расчете к. п. д. учиты­ вают влияние влажности (рис. 9).

Приведенная теоретическая конечная влажность

У'и — У2{Н овл/Н о,

где уп — конечная влажность при равновесном процессе расши­ рения пара; # 0вл — располагаемый теплоперепад, срабатывае­

мый в двухфазной области состояний (рис. Ю).

К. п. д. проточной части турбины без учета потерь давления в парораспределительных органах и паропроводах, а также без учета потерь от утечек в концевых уплотнениях и механических потерь в подшипниках

^о; = 11 о Л - ^ . с - Дт1о£вл-

Найдем к. п. д. цилиндров высокого (ЦВД), среднего (ЦСД) и низкого (ЦНД)

я а у ч н в - т е х н и к е } й | я

б и б л и о т е к »

ЭКЗЕМПЛЯР

ЧИТАЛЬНОГО ЗАЛА

Одновенечная ступень является основным типом ступени совре* менных паровых и газовых турбин. Она может быть как проме­ жуточной, так и регулирующей. Рассмотрим методику расчета одновенечных ступеней активного типа при постоянном профиле по высоте лопаток для дозвуковых скоростей.

Предположим, что на основании технико-экономических рас­ четов определены основные параметры проточной части: число ступеней, оптимальные отношения скоростей хф для каждой ступени, а также средние их диаметры. Оптимальные параметры проточной части можно выбирать путем вариантных расчетов по данным настоящей методики с использованием электронных счетных машин.

Для детального расчета ступени известными величинами, обычно являются: расход G рабочего тела через сопла ступени, теплоперепад h0 энтальпий, параметры рабочего тела перед сту­ пенью р о, t0, средний диаметр d ступени. По этим данным ступень рассчитывают на так называемый «расчетный» режим.

Кроме расчета проточной части на «расчетный» режим работы, выполняются также расчеты основных тепловых характеристик ступеней по известной их геометрии.

Расчет проточной части турбины будем выполнять с исполь­ зованием метода модельных ступеней (рис. 11). Следует иметь в виду, что модельные ступени в реальном проектировании не пол­ ностью моделируются, так как в зависимости от параметров пара или газа, от назначения турбины возникает, необходимость отсту­ пить от полного геометрического подобия рассчитываемой ступени и модельной. Эти отступления затем учитываются соответствую­ щими поправками.

Характеристики сопловых и рабочих решеток модельных одновенечных активных ступеней, используемые в настоящей методике, представлены в табл. 2. Следует иметь в виду, что при проектировании и расчете по настоящей методике ступени можно составлять не только из профилей МЭИ, указанных в табл. 2,

19

2. Характеристики сопловых и рабочих решеток модельных одновенечных активных ступеней

но можно использовать подобные профили соответствующих ведом­ ственных нормалей. При подборе решеток ступени следует про­ верять угол входа потока на рабочую решетку, построив по расчет­ ным данным приближенные треугольники скоростей.

Рис. 11. Проточные части одно­ венечных модельных ступеней:

а — с цилиндрическими обводами сопловой решетки и бандажом ра­ бочих лопаток и с радиальными уплотнениями; 6 — с меридиональ­ ным профилированием верхнего об­ вода сопловой решетки (см. гл. IV); в — с рабочими лопатками без бан­

дажа

В процессе детального расчета каждой ступени на основании статистических данных по выполненным турбинам, а также из условий надежной работы турбины и обеспечения высокой эконо­ мичности ее, необходимо оценивать и правильно выбирать вели­ чины перекрыш лопаток, осевых и радиальных зазоров и число

20