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

Таким образом, в реактивной ступени (р0 = 0,5) степень реак­

При малых противодавлениях за последней ступенью числа Re сопловой и рабочей решеток при уменьшении h0 могут ока­ заться ниже автомодельных:

где blt cu , vlt — соответственно хорда сопловой решетки, изоэнтропные скорость и объем за соплами; Ьъ w2t, v2t — то же для рабо­ чей решетки.

Изменение Rec и Re^, неодинаково сказывается на коэффициен­ тах расхода сопл и рабочих лопаток, что вызывает изменение сте­ пени реактивности.

170

Влияние Re на степень реактивности можно учесть с Помощью кривых, представленных на рис. 117, а влияние сжимаемости, т. е. отношения давлений е = р 21р0, введением поправки

ft—1

(93)

где е0, е — отношение давлений соответственно для расчетного и нерасчетного режимов; kE — 0,8 const.

Вторым предположением является то, что течение в расчетном сечении является осесимметричным.

Примем следующуй порядок теплового расчета ступени на переменном режиме

Предполагаются известными данные теплового расчета на номи­ нальном режиме (расход G0, частота вращения п 0, статические дав­ ления и давления полного торможения перед и за ступенью, тре­ угольники скоростей в расчетных сечениях и т. п.), а также гео­ метрические характеристики ступени, в том числе профили сопло­ вой и рабочей решеток в расчетных сечениях.

Для расчета режима, отличающегося от номинального, должны быть заданы следующие параметры: расход пара G1; частота вра­ щения при данном режиме и, противодавление за ступенью р 2, энтальпия пара за ступенью t2.

Эти величины могут быть получены на основе расчета проточ­ ной части турбины на переменном режиме от конечного состояния или сопоставления с характеристиками переменного режима подоб­ ной турбины. Противодавление р 2 за последней ступенью конден­ сационной паровой турбины можно определить, если известны:

1) характеристики конденсатора р2к = / (d, т), удельная паро­ вая нагрузка конденсатора d и кратность циркуляции охлаждаю­ щей воды т; 2) характеристики выпускного патрубка, т. е. коэф­

фициент восстановления £в = <р (/, М1( Re) и коэффициент потерь

патрубка £п = ф (/, Mlt Re) и его геометрические размеры. Противодавление

(94)

где v2— удельный объем пара за рабочей лопаткой (на входе

в патрубок); / — степень расширения патрубка, т. е. отношение площадей входного и выходного сечения патрубка; р2к — давле­ ние в горловине конденсатора.

нием сжимаемости, т. е. v2 и3.

Для турбин с переменной частотой вращения должна быть из­ вестна зависимость п — f (G/G„) или п = / (Р/Р0).

171

Целесообразнее расчет ступени на переменных режимах вести для тех же сечений, что и для номинального режима. Дополни­ тельно следует ввести сечение, где на номинальном режиме угол входа на рабочую лопатку (5 д 0 = 90°, так как это сечение разделяет лопатку на две зоны с противоположным направлением изменения степени реакции.

Расчет ступени ведется при задании параметров пара перед соп­ ловой решеткой. Для этого определяют давление полного торможе­

д а

так как расчет ведется для среднего сечения, в котором р0 «=> 50%, а изменение Ар = / (Хф, е) обычно невелико.

Формула (95) справедлива в том случае, когда в данном сечении скорости на выходе из сопл при расчетном (Ми)0 и переменном ре­

чении Ми < 1, следует предварительно определить режим, при котором М1г. = 1. Далее надо определить при этом же режиме дав­ ление за ступенью р 2 и перед ступенью р01, затем параметры при

Отношение температур полного торможения пара перед сту­ пенью То/То можно заменить отношением температур пара за ступенью Т 21Т20 (где Т 20 — температура пара за ступенью при номинальном режиме; Г 2 — температура пара за ступенью при нерасчетном режиме). Это возможно, если весь процесс расшире­ ния в is-диаграмме лежит выше линии насыщения.

Если процесс течения лежит в области влажного пара, то отно­ шение температур следует заменить отношением сухости пара, т. е. х Ух 2о (где х 2, х20 — сухость пара за ступенью соответственно при нерасчетном и номинальном режимах).

После определения р ’о находят располагаемый теплоперепад ho (при параметрах торможения перед ступенью). Затем в каждом сечении подсчитывают отношение скоростей хф для данного

172

+ 2 Ар — п0 формуле (91).

При расчете последней ступени считают известными параметры пара за ступенью. Действительный процесс расширения пара в is- диаграмме лежит существенно левее изоэнтропы, проведенной через точку, характеризующую состояние пара за ступенью, осо­ бенно в последней ступени паровой турбины, где обычно велики по­ тери с выходной скоростью. Для определения теоретического про-

/ (Цв:)опт

цесса расширения необходимо определить к. п. д. ступени на не­ расчетном режиме. С достаточной для первого приближения точ­ ностью к. п. д. ступени т)0(- с полной потерей выходной скорости можно найти по рис. 118:

Ло/ = (Ло/)о Л»

гДе (Лог)о— внутренний относительный к. п. д. ступени с полной потерей выходной скорости на расчетном режиме; ц = т]/т)0— от­ носительные изменения к. п. д. в функции хф.

Для определения т) и %■ следует подсчитать отношение безраз­ мерных скоростей хф/хф0, затем найти г}0г- и потерю энергии Ah —

= ho (1 — rjoi).

Благодаря этому легко определить теплосодержание пара, соответствующее изоэнтропийному расширению в ступени:

щ = г2 — A h.

Отложив затем вверх отточки (г2*, р 2) величину располагаемого теплоперепада ступени (рис. 119), находим энтальпию полного торможения i*6i.

173

Далее находим величины л:ф во всех расчетных сечениях:

и значения отклонений Лхф от расчетных в этих же сечениях:

— р ± (г) в зазоре между соплами и рабочей решеткой. После этого подсчитываем расход рабочего тела в пяти—семи сечениях сопло­ вой решетки. Коэффициенты расхода, коэффициенты скорости сопловой решетки определяют по кривым в гл. V. Если имеются данные продувок отдельных профилей по сечениям, следует вос­ пользоваться ими. Расход пара через сопла

массовым расходом Gx. В случае несоответствия, превышающего 4—5% заданного расхода, следует уточнить давление и повторить расчет сначала. Добиваться совпадения расходов с большей точ­ ностью вряд ли целесообразно, так как погрешность определения ряда величин (р, <р, р) имеет тот же порядок.

Далее рассчитываем треугольники скоростей для выбранных сечений. Наибольшие трудности при этом вызывает определение коэффициентов расхода и коэффициентов скорости рабочих лопа­ ток при существенно нерасчетных углах входа потока в относи­ тельном движении. Опытные данные по коэффициентам расхода рабочих решеток, к сожалению, дают весьма противоречивые ре­ зультаты: при больших положительных и отрицательных углах атаки i = р2л— где р1л — скелетный угол входной кромки рабочей лопатки. Угол р1л приблизительно равен углу входа р10 на рабочую лопатку на номинальном режиме.

Как показывает практика расчетов переменного режима турбин удовлетворительные результаты по определению коэффициентов

гласно указанной методике в рабочей решетке используется только составляющая скорости wlp:

wip — cos (Pi — Рю) — w>i cos i.

174