Задание
на курсовой проект паровой турбины типа К-500-65/3000слушателя ИПК МГОУ, специальность 1010 Локтионова С.А. шифр 08
Разработатьпроект паровой турбины ПОАТ ХТЗ К-500-65/3000 (ЦВД).
Исходные данные:
1. Номинальная мощность ЦВД, МВт 48
2. Начальное давление пара, МПа 6,8
3. Начальная влажность пара, % 0,5
4. Противодавление за ЦВД, МПа 0,28
5. Парораспределение повыбору
6. Частота вращения, об/мин 3000
Графическая часть: вычертитьпродольный разрез ЦВД
Руководительпроекта Томаров Г.В.
Краткое описание конструкциитурбины К-500-65-3000-2
Конденсационная паровая турбина ПОАТ ХТЗ типа К-500-65-3000-2 безрегулируемых отборов пара, с однократным двухступенчатым пароперегревом,устанавливается на одноконтурной АЭС с ректором типа РБМК-1000. Онапредназначена для преобразования тепловой энергии водяного пара в механическуюэнергию вращения роторов турбогенераторов типа ТВВ-500-2У3.
Турбина работает с частотой вращения n=50c-1и представляет собой одновальный пятицилиндровый агрегат активного типа,состоящий из одного ЦВД и 4-х ЦНД. ЦНД расположены симметрично по обе стороныЦВД. ЦНД имеют 8 выхлопов в 4 конденсатора.
Пароводяная смесь из реактора поступает в барабан-сепараторы, в которыхнасыщенный пар отделяется от воды по паровым трубопроводам направляется к 2-мсдвоенным блокам стопорно-регулирующих клапанов (СРК).
После СРК пар поступает непосредственно в ЦВД, в среднюю его часть черездва противоположно расположенных горизонтальных патрубка.
Корпус ЦВД выполнен 2-х поточным, двухстенной конструкции. В каждомпотоке имеется 5 ступеней давления, две ступени каждого потока расположеныво внутреннем цилиндре, две ступени – вобойме и одна непосредственно во внешнем корпусе.
Проточная часть ЦВД снабжена развитой системой влагоудаления. Попадающаяна рабочие лопатки влага отбрасывается центробежными силами в специальныеловушки, расположенные напротив срезанной части бандажа.
Турбина имеет четыре нерегулируемых отбора пара в ЦВД:
-
-
-
-
Для исключения выхода радиоактивного пара из турбины, в ней предусмотреныконцевые уплотнения, питающиеся «чистым» паром от специальной испарительнойустановки.
I. Процессрасширения пара в турбине в h,s-диаграмме.
1. h,s-диаграмме принимаем потери давления в стопорных и регулирующщихклапанах равными 4 % от Р0:
DP/P0=0,04; DP = P0* 0,04 = 6,8 * 0,04 = 0,272 МПа;
P0= P0 — DP = 6,8 – 0,27 = 6,53 МПа
По h,s-диаграмме находим: h0= 2725 кДж/кг;
u0= 0,032 м3/кг; hк = 2252 кДж/кг; x0= 0,995
2.
H0= h0– hк = 2725 – 2252 =472 кДж/кг;
3. Задаемся значениемвнутреннего относительного КПД турбины: hoi = 0,8.
Принимаем КПДгенератора hг= 0,985, КПД механический hм= 0,99.
4.
Расход пара на ЦВД:
Т.к. ЦВД выполнен двухпоточным, то расходпара на один поток G1= 65,18 кг/с.
5.
a1= 0,06; a2= 0,02; a3= 0,03;
6.
II. Предварительный расчет 1-й ступени.
1. hос=80КДж/кг.
По h,s-диаграмме, удельный объем пара на выходе из сопловой решетки u1t = 0,045 м3/кг.
2.
где m1= 0,96 –коэффициент расхода, принннят по [1];
r = 5 (15)% — степеньреактивнности, принят по [1];
a1э = 11° — угол выхода пара из сопловой решетки:
е =1– степень парциальности:
Хф =0,5 – отношениескоростей, принимая согласно l1,где
l1 = 0,015 м –высота сопловой решетки, по [1].
3.
4.
III. Предварительный расчет последней ступени.
1. dк)принимают постоянным. В этом случае высота рабочих лопаток 1-й и последнейступеней связаны приближенной зависимостью:
,где:
l2= l1 + D = 0,015 + 0,003 = 0,018м –высота рабочей лопатки 1-й ступени;
uzt = 0,5 м3/кг– удельный объем пара за последней ступенью (по h,s-диаграмме).
u2t»u1t = 0,045 м3/кг
=0,178м
2.
dz = (d1 – lz) + lz =(1,05-0,018)+0,178= 1,21 м.(1,46)
IV. Выборчисла ступеней ЦВД и распределение теплоперепадов между ними.Строим кривую изменения диаметров вдоль проточной части ЦВД. По оси абсцисс откладываем произвольные равные отрезки. На пересечении с кривой изменения диаметров, получаем примерные диаметры промежуточных ступеней (см. рис. 1).
(d1= 1,05 м; d2=1,09 м; d3=1,13 м; d4=1,17 м; d5=1,21 м;)
d1 = 1,3 м; d2 = 1,34 м; d3 = 1,38 м; d4 = 1,42 м; d5 = 1,46 м; Располагаемые теплоперепады для каждой ступени:
hоz=12,3 * (dz/Хф)2
hо1 =56,96 КДж/кг;(83,15) hо2 =59,12 КДж/кг;(88,34) hо3 =61,3КДж/кг;(93,7)
hо4 =63,46 КДж/кг;(99,21) hо5 =65,63 КДж/кг.(104,87)Средний теплоперепад ступени:
hоср =94,9 КДж/кг;(61,3)
4.Коэффициентвозврата теплоты:
q = l*(1-hcoi)*Н0*(z’-1)/z’, где
hcoi =0,97 – ожидаемое КПД ступени;
l = 2,8*10-4 –коэффициент для турбин на насыщенном паре;
z’ = 5 – число ступеней(предварительно)
q =2,8*10-4*(1-0,97)*472*(5-1)/5 = 3,17*10-3
5. Числоступеней ЦВД:
q = l*(1-hcoi)*Н0*(z’-1)/z’, где
= 4,99»5
Расхождение:
Распределимравномерно по всем ступеням и уточним теплоперепады каждой ступени:
h’оz=hоz+D/z
№ ступени
1
2
3
4
5
dст, м
1,3
1,34
1,38
1,42
1,46
hоz, КДж/кг
83,15
88,34
93,7
99,21
104,87
h’оz, КДж/кг
82,35
87,54
92,9
98,41
104,07
V. Детальныйрасчет первой ступени ЦВД.Степень реакции по среднему диаметру:
rср1=Изоэнтропный теплоперепад в сопловой решетке:
hос =(1- r)* h0=(1-0,024) *93,05 = 90,82 КДж/кг.Энтальпия пара за сопловой решеткой:
hc = h0– hoc = 2725 –90,82= 2634,18 КДж/кг.По h,s-диаграмме определим параметры пара:
u1t = 0,046 м3/кг, Р1 = 4,3 МПа.Теоретическая скорость пара на выходе из сопловой решетки:
Выходная площадь сопловой решетки:
m1 = 0,97 – коэффициентрасхода.Высота сопловой решетки: l1 = Число Маха:
M1t =
к = 1,35 –показатель адиабаты пара.По значениям M1t и a1э из атласа профилей выбираем профиль сопловой решетки:
С-90-09-А; t= 0,78; b1 = 6,06 смЧисло лопаток:
Z =Коэффициент скорости сопловой решетки:
j =0,97 (рис. 2.29а [2]).Построим входной треугольник скоростей (см. рис 2):
С1 = j * С1t =0,97*426,2=413,4 м/с
U = p* d*n =3,14*1,3*50=204,1м/сПо треугольнику скоростей определяем относительную скорость входа в рабочую решетку и угол направления этой скорости:
w1= 213 м/с; b1= 22°.Потери энергии при обтекании сопловой решетки:
Изоэнтропный теплоперепад в рабочей решетке:
hор = r * hо1 = 0,024 * 93,05 = 2,23кДж/кгЭнтальпия пара в конце изо энтропного расширения:
hр = hс + Dhc — hор = 2634,18 +5,4 – 2,23 = 2637,35 кДж/кгПараметры пара за рабочей решеткой по h,s-диаграмме:
u2t = 0,046 м3/кг, Р2 = 4,3 МПа.Теоретическая относительная скоорость выхода пара из рабочей решетки:
w2t =
Площадь рабочей решетки:
Высота рабочей лопатки:
l2 = l1 + D = 0,011 + 0,003 = 0,0113 мЭффективный угол выхода пара из рабочей решетки:
èb2э = 18,1°.
Число Маха:
M2t =По значениям M2t и b2э из атласа профилей выбираем профиль рабочей лопатки:
Р-26-17-А; t = 0,65; b1= 2,576 смЧисло лопаток:
Z2 =Коэффициент скорости в рабочей решетке:
y=0,945 (рис. 2.29а [2]).Построим выходной треугольник скоростей (см. рис 2).
По треугольнику скоростей определяем относительную скорость на выходе израбочей решетки и угол направления этой скорости:
w2= y* w2t= 0,945 * 223,2 = 210,9 м/с;
sin b2= sin b2э* (m2/ y) =sin18,1*(0,94/0,945)= 0,309,
b2»18 °Из выходного треугольника скоростей находим абсолютную скорость выхода пара из ступени и выход ее направления:
С2 = 71 м/с, a2 = 94°.Потери при обтекании рабочей решетки:
Потери с выходной скоростью:
Располагаемая энергия ступени:
E0= h – xв.с. * Dhв.с. = 93,05 –2,52 = 90,53;
xв.с. =1 – сучетом полного использования С2.Относительный лопаточный КПД:
Расхождениемежду КПД, подсчитанным по разным формулам, незначительно.Относительные потери от утечек через диафрагменные уплотнения подсчитываются для последующих ступеней:
, где
Кy – поправочныйкоэффициент ступенчатого уплотнения;
Мy – коэффициент расходауплотнения (рис. 3.34 [1]);
Zy –числогребней диафрагменного уплотнения;
m1– коэффициент расхода сопловой решетки;
F1 – выходнаяплощадь сопловой решетки;
Fy = p * dy * dy – площадь проходногосечения;
dy – диаметруплотнения;
dy – радиальный зазор.Относительные потери утечек через бандажные уплотнения:
xyd= , где
dn = d1 + l2 = 1,3 + 0,018 =1,318 — диаметр по периферии;
dэ – эквивалентныйзазор, dэ= , где
dа = 1 мм – осевойзазор лопаточного бандажа;
dz = 1 мм – радиальный зазор;
zr = 2 – числогребней в надбандажном уплотнении.
dэ=
xyd= Абсолютные потери от утечек через уплотнения ступени:
Dhу =xуd * Е0=0,045*90,46=4,034кДж/кг Относительные потери на трение:
xтр= , где
Ктр = (0,45¸0,8)*10-3– зависит от режима течения.
xтр=Абсолютные потери на трение:
Dhтр =xтр * Е0=0,0108*90,46 = 0,98 кДж/кг Относительные потери от влажности:
xвл= , где
y0= 0,5 % — степень влажности перед ступенью;
y2 = 7,5 % — степень влажности после ступени;
xвл=2*0,5[0,9*0,005+0,35((0,075-0,005)]=0,029Абсолютные потери от влажности:
Dhвл =xвл * Е0=0,029 *90,46= 2,623 кДж/кг Используемый теплоперепад ступени:
hi= E0 — Dhc — Dhp — Dhв.с. — Dhy — Dhтр — Dhвл =
= 90,46 – 5,4 – 2,66 – 2,52 – 4,034 – 0,98 – 2,623 = 72,24кДж/кгВнутренний относительный КПД ступени:
hoi= hi / E0= 72,24 /90,46 = 0,8 Внутренняя мощность ступени:
Ni= Gi * hi = 65,18* 72,24 = 4708,6 КВт.
Список используемой литературы:
1.
2.
3.
4.