Тепловой расчет первой и последней ступени по среднему диаметру

Исходные данные для расчёта ступени Исходными данными для расчёта ступени являются следующие величины: G₀ — массовый расход пара через ступень, в кг/с; р₀ — давление пара перед ступенью в МПа; t₀ — температура пара перед ступенью в? С; располагаемый теплоперепад на ступень H₀ (с учётом статистических параметров перед ступенью), в кДж/кг; скорость входа пара в сопла ступени C₀, в м/с; средний диаметр ступени d₀, в м; частота вращения ротора n, в 1/с.

Первая ступень.

1. Скорость звука на выходе из сопел.

2. Число Маха на выходе из сопел.

— режим течения дозвуковой, выбираем для проектирования суживающие сопла.

3. Принимаем хорду соплового профиля.

4. По отношению =1,1, а также =1,, определяем коэффициент расхода для сопловой решетки при течении через нее перегретого пара. — угол входа потока в сопловую решетку, для 1-й ступени .

.

;; , тогда.

.

5. Вычисляем б1эфф по формуле:

м.

• — коэффициент расхода для сопловой решетки, =1,017;
• — секундный массовый расход пара через первую ступень цилиндра, кг/с.

C_1t — теоретическая скорость истечения пара из сопел; d₁ — средний диаметр первой ступени ЦНД;

l₁ — высота сопловой лопатки;

б_1эф=13⁰.

6. Определяем коэффициент потерь энергии сопловой решетки :

.

гдекоэффициенты учитывающие влияние соответственно, определяются по [1, с. 59, рис. 5.5].

— коэффициент потерь энергии сопловой решетки для перегретого пара, определяется по [1, с. 59, рис. 5.5] в зависимости от и.

;

; .

.

Угол выхода потока из решетки (по отношению к направлению скорости U):

при. ⁰.

Рассчитываем коэффициент скорости для сопловой решетки :

.

Рассчитываем действительную скорость истечения пара из сопел :

м/с.

Рассчитываем потерю в соплах :

кДж/кг.

Построение входного треугольника скоростей ступени.

При можно принять, что угол входа потока перегретого пара равен .

Из входного треугольника определяем действительную относительную.

скорость пара на входе в рабочие лопатки =180 м/с и угол наклона её к окружной скорости U =32 град.

Построение выходного треугольника скоростей.

Рассчитываем теоретическую относительную скорость пара на выходе с рабочих лопаток :

м/с где — располагаемый теплоперепад на рабочие лопатки;

Входная высота решетки рабочих лопаток больше на величину корневой и периферийной перекрыш. Выходная высота решетки рабочих лопаток равна. Тогда эффективный угол решетки рабочих лопаток на выходе определяется (сначала при =1, а затем после уточнения окончательно):

.

.

.

.

.

.

Коэффициент скорости для решетки рабочих лопаток при течении перегретого пара:

.

Коэффициент потерь энергии для решетки рабочих лопаток при течении перегретого пара:

.

.

Коэффициент скорости для решетки рабочих лопаток при течении перегретого пара:

.

м/с.

.

, , тогда.

.

Уточняем :

.

.

Определяем потери в решетке рабочих лопаток :

кДж/кг.

Рассчитываем выходную кинетическую энергию :

кДж/кг.

Рассчитываем относительный лопаточный КПД по следующим формулам:

;

.

где — коэффициент, учитывающий, какая часть выходной кинетической энергии используется в следующей ступени; = ;

;

— фиктивная скорость, м/с.

.

По другой формуле:

Определяем потерю от утечки над бандажом рабочих лопаток:

;

— степень реактивности у вершины;

;

;

;

м.

мм — осевой зазор между бандажом и диафрагмой;

мм — радиальный зазор уплотнения над бандажом;

— число гребней на бандаже;

;

.

кДж/кг.

Расход через зазоры по бандажу:

кг/с.

Потери трения диска определяем так:

Сумма потерь:

.

Относительный внутренний к.п.д. ступени определяем по формуле:

.

Использованный теплоперепад ступени:

кДж/кг.

Внутренняя мощность ступени:

кВт.