Министерство образования и науки РФ
Федеральное агентство по образованию
Иркутский государственный технический университет
Кафедра теплоэнергетики
«Тепловой расчет промежуточной ступени»
Выполнил: студент
гр. ТЭ-07
Маналжав. Н.
Проверил:
доцент кафедры ТЭ
Фролов.А.Г
Иркутск 2010г
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Задание
Исходные данные
1. Процесс расширения пара в турбинной ступени
2. Построение треугольники скоростей
3. Расчет потери теплоперепада
4. Выбор тип профиля сопловой и рабочей решетек
5. Расчет размеров сопловых и рабочих решетек
6. Расчет относительный лопаточный КПД
Заключение
Список использованной литературы
ВВЕДЕНИЕ
Большое развитие энергетики и в частности турбостроения требует широкого круга инженеров-конструкторов, монтажников, наладчиков и эксплуатационного персонала электростанций, глубокого понимания процессов, проходящих в турбине при различных режимах работы, хорошего знания конструкции ее деталей и узлов, безукоризненного знания и понимания существа правил и инструкций по эксплуатации.
Производство электроэнергии в нашей стране в частности осуществляется на тепловых электрических станциях – крупных промышленных предприятиях, на которых тепловая энергия органического топлива посредством котла, турбины и генератора преобразуется в электрический ток. Неотъемлемым элементом электростанции является паротурбинный агрегат, — совокупность паровой турбины и генератора – электрической машины, преобразующей механическую энергию вращения ротора в электрический ток. В свою очередь турбина – это машина, в которой потенциальная энергия рабочего тела (пара) преобразуется в механическую энергию вращения ротора турбины.
ЗАДАНИЕ
Построить процесс расширения пара в сопловой и рабочей лопатках в ступени.
Построить треугольники скоростей на входе и выходе из рабочих лопаток.
Определить углы входа и выхода пара сопловых и рабочих лопаток.
По углам входа и выхода выбрать тип профиля сопловой и рабочей решетек.
В соответствий с выбранными профилями определить число рабочих и сопловых лопаток решетки.
Определить эффективность турбинной ступени из треугольники скоростей и по балансу потерь энергии.
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Расход пара G0=65кг/с
Частота вращения ротора n=50 об/с
Начальное давление пара Р0=4,0МПа
Давление за рабочей решетки P2=3,6МПа
Начальная температура пара t0=4100C
Начальная скорость потока С0=70м/с
Степень реактивности />
Коэффициентскорости сопловой решетки />
Коэффициент скорости рабочей решетки/>
Коэффициент расхода сопловой решетки μ1= 0,95
Коэффициент расхода рабочей решетки μ2= 0,93
Процесс расширения пара в турбинной ступени
/>
Рис.1.Процесс расширение пара в сопловой решетке
Определяем начальные параметры параперед сопловым аппаратом из h,sдиаграмма:приP=4,0МПаиt=410°C, h=3240кДж/кг
Напишем уравнение сохранения энергии для точки 0, />:
/>
Из уравнения сохранения энергии определяем энтальпия пара в точке торможения:
/>
При известной энтальпии находим остальные параметры пара в точке торможенияпри />, />
Чтобы определить параметры пара перед и после рабочей решетки построим процесс рашсширения в h,sдиаграмме.
/>
Рис.2.Процесс расширения пара в турбинной ступени
Определяем конечные параметры парапосле рабочей решетки из h,sдиаграмма:приP2t’=3,6МПаиt2t’=393°C, h2t’=3208кДж/кг
Теперь мы можем найти изоэнтропийный теплоперепад энтальпий:
/>
Изоэнтропийный перепад энтальпий, срабатываемый в сопловой решетке
/>
Тогда энтальпия в точке 1tсоставляет
/>--PAGE_BREAK--
Изоэнтропийный перепад энтальпий, срабатываемый в сопловой решетке
/>
Построение треугольников скоростей
Принимаем средный диаметр регулирующей ступени равномуdср=0,8м
Тогда окружная скорость на среднем диаметру составляет
/>
Отношение скорости U/Cуравняется
/>
где />— условная скорость, рассчитанная по изоэтропийному перепаду энтальпий на ступень.
Рассчитанное отношение скорости входит в диапазон />, в котором находится максимальное значение ηoiдля одновенечной ступени.
Теоретическая скорость истечения пара в сопловой решетке
/>
Действительнаяскорость истечения пара в сопловой решетке
/>
Построим треугольник скоростей для сопловой решетки. Принимаем угол выхода потока из сопловой решетки α1=14°.
/>
Рис.2.Треугольник скоростей сопловой решетки.
По треугольнику скоростей определили относительную скорость сопловой решетки W1=123,5м/си угол входа потока в рабочую решеткуβ=28°С.
Проверим эти значения расчетным путем. Относительная скорость пара на входе в рабочую решетку равна
/>
Угол входа потока в рабочую решетку
/>
Теоретическая относительная скорость пара на выходе из рабочей решетки
/>
Действительная относительная скорость потока на выходе из рабочей решетки
/>
Угол выхода потока пара из рабочей решетки
/>
Действительнаяскорость на выходе из рабочей решетки
/>
Угол входа потока в сопловую решетку второй ступени
/>
Достроим треугольник скоростей
/>
Рис.3 Треугольники скоростей сопловой и рабочей решеток
Расчет потеритеплоперепада
Потеря теплоперепада в сопловой решетке составляет
/>
Энтальпия пара после действительного расширения в сопловой решетке
/>
Потеря теплоперепада в рабочей решетке составляет
/>
Потеря с выходной скоростью в камере регулирующей ступени
/>
Суммарная потеря составляет
/>
Выбортип профиля сопловой и рабочей решетки
Выбор профиля сопловой решетки
Теоретический удельный объем после расширения в сопловой решетке/>по давлению р1=3,7МПаи энтальпии h1t=321,88кДж/кг. продолжение
--PAGE_BREAK--
Для подбора сопловой решетки исходными параметрами являются углы входа, выхода потока пара (α1и α2)и также число МахаMC1.Число Маха составляет
/>
где />-скорость звука в среде; k– показатель изоэнтропы (для перегретого пара k=1,3-1,34).
Выбираем профиль по /1/ С-90-15А
Хорда профиля />
Шаг решетки />
Площадь выходного сечения сопловой решетки
/>
Высота лопаток
/>
где />-проекция на оси Z
Число сопловых лопаток
/>
Выбор профиля рабочей решетки
Теоретический удельный объем отработавщего парав рабочей решетке:
/> по давлению P2=3,6МПаи энтальпии h2t=3208кДж/кг.
Для подбора рабочей решетки исходными параметрами являются углы входа, выхода потока пара (β1и β2)и также число МахаMW1. Число Маха составляет
/>
где />-скорость звука в среде;
Выбираем профиль по /1/ Р-35-21А
Хорда профиля />
Шаг решетки />
Площадь выходного сечения рабочей решетки
/>
Высота рабочих лопаток
/>
где />-проекция на оси Z
Число рабочих лопаток
/> продолжение
--PAGE_BREAK--
Расчет относительный лопаточный КПД
Относительный лопаточный КПД по потерям энергии
/>
Для проверки правильности расчета ηолопределим относительный лопаточный КПД по треугольникам скоростей
/>
Где
/>
— работа 1кг пара с учетом потерь в сопловом аппарате, на рабочей лопатке и с выходной скоростью, кДж/кг; />кДж/кг– распологаемая энергия ступени при промежуточной ступени равно распологаемому теплоперепаду.
Относительный лопаточный КПД ηол равняется
/>
Погрешностьотносительного лопаточного КПДсоставляет
/>
Для определения эффективности турбинной ступени определим внутренний относительный КПД/>:/>
Потери от влажности составляет/>.
Потери от трения составляет
/>
где />— коэффициент трения; F1=0,022м2 – площадь выходного сечения сопловой решетки
Парциальные потери:
/>
Вентиляционные потери:/>
Сегментные потери:
/>
где />— коэффициент сегмента;i=4— число групп сопел
Внутренный относительный КПД равняется
/>
Действительный теплоперепад ступени
/>
Мощность регулируещей ступени
/>
Заключение
В данной курсовой работе был произведены расчетпромежуточной(регулирующей) ступени турбоустановки.Определили углы входа и выхода турбинных решетек по треугольником скоростей. По полученными значениями углы выбирали профиль С-90-15А.
Были получены следующие результаты:
Относительный лопаточный КПД турбины />
Внутренный относительный КПД турбины />
Действительный теплоперепад ступени />
Мощность регулирующей ступени />
Список литературы
Тепловой расчет паровой турбины: учебное пособие для студентов теплоэнергетических специальностей/ Под редакцией А.Н. Кудрящов, А.Г. Фролов. –Иркутск, – 2004. – 87с.
Паровые и газовые турбины / Под ред. А. Г. Костюка и В.В. Фролова, 4-е изд., стереотипное. М.: Энергоавтомиздат, 1985. – 351с.
ТрухныйА. Д. Стационарные паровые турбины: учебник для студентов технических вузов. Изд. 2-е, перераб. М.: Энергия, 1981. – 456с.
Лекции по курсу "Тепловые двигатели", 2010г.
Диаграмма h,sдля водяного пара.
Александров А. А., Григорьев Б. А. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара: Справочник. Рек. Гос. службой стандартных справочных данных. ГСССД Р-776-98. – 2-е изд., стереот. – М.: Издательский дом МЭИ, 2006. – 168 с.