Тепловой расчёт турбины ПТ-25-9011

Начальные параметры пара этой турбины 90 атм. и 545°С, давление первого отбора 11 атм., давление второго отбора 1,1 атм. Номинальная мощность турбины 25000 квт, но при номинальных параметрах свежего пара и при номинальных расходах и давлениях отборов может быть получена длительная максимальная мощность 30000 квт.

Проточная часть турбины состоит из регулирующей ступени с двухвенечным диском Кертиса и 18 ступеней давления, разбитых на 3 группы.

Ротор имеет гладкий вал постоянного диаметра с насаженными дисками плоского типа, не имеющими развитых втулок. Критическое число оборотов ротора турбины – 1690 в минуту, следовательно, ротор гибкий.

Передняя часть корпуса турбины с клапанной и сопловой коробками отлита из высоколегированной стали.

Диафрагмы, кроме трёх последних по ходу пара, стальные, сварные.

Корпус турбины опирается двумя лапами на передний подшипник и фиксируется гибкими элементами, расположенными сверху и снизу подшипника.

В свою очередь передний подшипник опирается на фундаментную плиту через две гибкие опоры.

На переднем конце ротора расположено колесо центробежного масляного насоса, откованное заодно с валом. Доковые поверхности этого колеса одновременно служат в качестве гребня упорного подшипника, что позволяет обеспечить надёжное маслоснабжение упорно-опорного узла при очень компактной его конструкции.

Концевые уплотнения выполнены в виде лабиринтов из усиков, зачеканенных в тело ротора против выточек в обоймах уплотнения.

Выхлопная часть турбины отлита заодно с корпусом заднего подшипника турбины переднего подшипника генератора. Валы подшипника и генератора соединены жёсткой муфтой.

Парораспределение ЧСД и ЧНД осуществляется поворотными диафрагмами.

Турбина имеет гидродинамическую систему регулирования, выполненную в виде конструктивного блока, установленного на корпусе переднего подшипника. В качестве регулятора скорости использован главный масляный насос, характеристика Q – H которого обеспечивает жёсткую зависимость развиваемого давления только от числа оборотов ротора.

Система регулирования имеет три импульсных линии, управляющих тремя сервомоторами. Полный вес турбинной установки в поставке Калужского турбинного завода 146 т.

1.1 Давление пара Р перед регулирующей ступени с учетом потерь на дросселирование в регулирующей ступени. КПа

Р0

=0.95*9000=8550 КПа

1.2 Давление пара Р за последней ступенью турбины с учётом потерь в выхлопном патрубке. КПа

Р2

= [1+l (Свп/100) ]*Рк

Р2

= [1+0,1*(100/100) ]*6 = 6,6 КПа

1.3 Определяем распологаемый теплоперепад с учётом потерь на дросселирование в регулирующем клапане. КДж/кг

Но =

hо

-hkt

= 3510 - 24120 = 1390 КДж/кг

1.4 hпо

= 2920 КДж/кг hто

= 2498 КДж/кг

1.5 Ориентировочный расход пара на турбину. Кг/сек

Gо

= Nо

/Hо

*hоэ

+Упо

Gпо

+Уто

Gто

Упо

= Но

-Но

/Но

= 1390-590/1390 = 0,58

Но

= hо

-hпо(

)

= 3510-2920 = 590

Уто

= Но

-Но

/Но

= 1390-590-422/1390 = 0,272

Но

= hпо

(t)-

hто

(t)

= 422

G = 25000/1390 * 0,79 + (0,58*15+0,272*15)=35,55 кг/сек

2. Определяем уточнённый расход пара на турбину.

2.1 Задаёмся теплоперепадом регулиющей ступени.

Но

= 100 КДж/кг

= h0

-H0

= 3510-100 = 3410 КДж/кг

Р2

= 6300 V0

= 0.043

2.2 Определяем внутренний относительный КПД ступени.

Noj

= 0.83-0.2/Gо

*Ö Ро

/Vо

Noj

= 0.83-0.2/35,55*Ö8,550/0.043 = 0.75

2.3 Определяем действительный теплоперепад регулирующей ступени. КДж/кг

Нj

= Ho

*hoj

= 100*0.75 = 75 КДж/кг

2.4 Ищем точку начала процесса в нерегулирующих ступенях.

= hо

-Hj

= 3510-75 = 3435

3 Расчёт первого отсека.

3.1 Определяем распологаемый теплоперепад 1 отсека. КДж/кг

Но

= hо

-hkt

= 3435-2940 = 495 КДж/кг

3.2 Определяем hoj

, %

d =Р2

/Рпо

= 6300/1100 = 5,73

Gо

*Vо

= 35,55*0.056 = 1,991

hoj

= 89%

3.3 Определяем дейсивительный теплоперепад 1 отсека. КДж/кг

Нj

= Hо

*hoj

= 495*0.89 = 440,55 КДж/Кг

Строим действительный процесс расширения пара 1 отсека.

= hо

-Hj

= 3435-440,55 = 2994,45

4 Расчёт 2 отсека.

hпо

= 0.9 Pпо

= Рпо

*0,9 = 1100*0,9 = 990

4.2 hо

= 2994,45 V0

= 0.25

4.3 Определяем распологаемый теплоперепад 2 отсека. КДж/кг

Но

= hо

-hkt

= 2994,45-2565 = 429,45 КДж/кг

4.4 Определяем noj отсека по формуле . %

hoj

= hoj

-Kу

-xвс

- Dnoj

вл

(Gо

*Vо

) = (Gо

-Gпо

)*Vо

= (35,55-15)*0,25 = 5,14

d= Рпо

/Рто

= 990/110 = 9 hoj

= 91%

у2

= у2

*Hо

/Hо

= 5*160/429,45 = 1,86

у2

= (1-x2

)* 100% = (1-0.95)*100% = 5

Hо

= h-hkt

= 2725-2565 = 160

Pср

= Рпо

+Ро

/2 = 990+110/2 = 550

Noj

= 0.8 Ку

= 0,99%

Noj

= 91*0.99-0,8 = 89,29%

4.5 Определяем действительный теплоперепад 2 отсека. КДж/кг

= Hо

*hoj

= 429,45*0,89 = 382,21

= hо

-Hj

= 3041-410 = 2611,24

5 Расчёт 3 отсека

hто

= 0,7 Рто

= 0,7*110 = 77

5.2 hо

= hk

= 2611,24 V0 = 2,3

5.3 Определяем распологаемый теплоперепад 3 отсека. КДж/кг

Но

= hо

-hkt

= 2611,24-2260 = 351,24

5.4 Определяем noj отсека по формуле. %

noj

= noj

*Kу

-xвс

-Dnoj

вл

(Gо

-Vо

) = (Gо

-Gпо

-Gто

)*V0

= (35,55-15-15)*2,3 = 12,77

d = Рто

/Р2

= 77/6,6 = 11,67 h = 92,4% Ky = 0,998

вс

= Dhвс

/Но

*100% =11/351,24*100 = 3,13

у2

= у2

= (1-x2

)*100 = (1-0.872)*100 = 12.8

Рср

= Рто

+Р2

/2 = 77+6,6/2 = 41,8 =0,041 МПа

Dhoj

= 7%

hoj

= 92,4*0,988-3,13-7 = 81,16%

5.5Определяем действительный теплоперепад 3 отсека. КДж/кг

= Hо

*hoj

= 351,24*0,812 = 285,21

5.6 hk

= hо

-Hj

= 2611,24-285,21 = 2326,03

6 Действительный теплоперепад турбины. КДж/кг

= hо

-hk

= 3510-2326,03 = 1183,97 КДж/кг

7 Уточняем расход пара на турбину. Кг/сек

G = Nэ

/Hj

*hм

*hг

+Упо

*Gпо

+Уто

*Gто

= 25000/1183,97*0,98*0,96+0,58*15+0,272*15 = 35,22 кг/сек

Расчёт регулирующей ступени.

8 Определение среднего диаметра ступени.

8.1 Но

= 100КДж/кг

8.2 Фиктивная изоэнтропийная скорость Сф

. м/с

Сф

= 2000*Но

= 2000*100 = 447 м/с

8.3 Определяем оптимальное отношение скоростей.

Хф

= 0,385

8.4 Окружная скорость вращения рабочих лопаток. м/с

И = Хф

-Сф

= 447*0,385 = 172,18

8.5 Средний диаметр ступени. м

d = И/П*п = 172,18/3,14*50с = 1,09 м

9 Расчёт сопловой решётки

9.1 Распологаемый теплоперепад сопловой решётки. КДж/кг

Нос

= Но

*(1-р) = 100*(1-0,1) = 90

9.2 Абсолютная теоретическая скорость потока на выходе из сопловой решётки при изоэнтропийном расширении пара. м/с

С1

=Ö 2000*90 = 427 м/с

9.3 Число Маха для теоретического процесса расширения пара.

М1t

= C1t

/A1t

= 435/675,4 = 0,64

A1t

= Ök*P1

*V1t

*10 = 1,3*6,5*0,053 *103 = 669,22

Расчёт суживающихся сопл при докритическом истечении пара.

9.4 Сечение для выхода пара из сопловой решётки.

= G*V1

/m1

*G1

= 35,22*0,053/0,91*427,26 = 0,0048

9.5 Произведение степени парциальности ступени на высоту сопловой решётки. м

el1

= F1

/П*d*sin 1

= 0,0048/3,14*1,09*sin11 = 0,00816м

9.6 Оптимальная степень парциальности.

е = 0,5*Öеl

= 0,5*Ö0,816 = 0,45166

9.7 Высота сопловой решётки. см

= el1

/e = 0,816/0,45166 = 1,80666

9.8 Потеря энергии в соплах. КДж/кг

Dhc

= (1-u)*Hoc

= (1-0,97)*90 = 2,7

9.9 Тип профиля сопловой решётки.

С-90-12А

9.10 По характеристике выбранной сопловой решётки принимаются:

tопт

= 0,8 в1

= 62,5 мм

9.11 Шаг решётки. мм

t = в1

*tопт

= 62,5*0,8 = 50

9.12 Число каналов сопловой решётки. Шт.

= П*d*e/t = 3,14*1,09*0,45166/0,05 = 31 шт

9.13 Уточняем шаг в сопловой решётки. мм

t = П*d*e/Zc = 3,14*1090*0,45166/31 = 49,87мм

10 Расчёт рабочей решётки.

10.1 Распологаемый теплоперепад рабочей решётки. КДж/кг

Нор

= r*Но

= 0,1*100 = 10

10.2 Абсолютная скорость входа пара на рабочие лопатки. м/с

С1

= 0,97*427,26 = 414,44

10.3 Строим входной треугольник скоростей.

= 250 b1

=20,5C2

=120 a2

= 42

10.5 Высота рабочей лопатки, принимается из условия:

= l1

+D1+D2 = 18,07+1+2 = 21,07мм

10.6 Теоретическая относительная скорость пара на выходе из рабочей решётки.

W2t

= Ö2000*Hop

+W1

= Ö2000*10+2502 = 287,23 м/с

10.7 Действительная относительная скорость пара на выходе из рабочей решётки.

= W2

*y = 287,23*0,86 = 247,02м/с

10.8 Относительный угол входа потока пара на рабочую решётку.

= b1

-(2-5) = 20,5-3 = 17,5

10.9 Строим входной треугольник скоростей.

10.11 Потеря энергии в рабочей решётке. КДж/кг

Dhp

= (1-y)-W2

/2000 = (1-0,862 )*287,232 * 2000 = 10,74

10.12 Потеря энергии с выходной скоростью

Dhвс

= С2

/2000 =1202 /2000 = 7,2

10.13 Число Маха.

М2t

= W2t

/Ök*P2

*V2t

*10 = 287,23/Ö1,3*6,3*0,052*103= 0,44

10.14 Выбираем профиль рабочей решётки.

Р-26-17А

tопт

= 0,7 в2

= 25,72 В = 25 W = 0,225

10.16 Шаг решётки.

t = в2

*tопт

= 25,72*0,7 = 18,004

10.17 Число каналов рабочей решётки.

= p*d/t = 3,14*1090/18,004 = 190

10.18 Уточняем шаг в рабочей решётке.

t = p*d/Zp

= 3,14*1090*10 3 = 18,014

11 Изгибающее напряжение в рабочей лопатке. МПа

dизг

= Ru

*l2

/2*Zp

*e*W = 16544,95*0,021/2*190*0,45*0,225 = 9,01 МПа

= G*(W1

*cosb

+W2

*cosb

) =35,55*(250*cos20,5+247,02*cos17,5) = 16544,95 Н

12 Относительный лопаточный КПД ступени.

а) по потерям в ступени:

hол

= Но

-(Dhc

+Dhp

+Dhвс

)/Но

= 100-(2,7+10,74+7,2)/100 = 0,79

б) по проекциям скоростей:

hол

= И*(C1

*cosa1

+C2

*cosa2

)/Ho

*10 = 172,18*(414,4*cos11+120*cos42)/100*10 3 = 0,85

13 Относительный внутренний КПД ступени.

hoj

= hол

-xтр

-xпарц

xтр

= Ктр

*d/F1

*(И/Сф

) = 0,6*10*1,09/0,0048*(172,18/447) = 0,0085

xпарц

= 0,065/sina1

*1-е-0,5-екож

/е*(И/Сф

)+0,25*В*l2

/F1

(И/Сф

)*hол

xпар

= 0,065/sin11*1-0,45-0,5*0,49/0,45*(172,18/447)+0,25*25*0,26/0,0048*(172,18/447,21)*0,82*4 = 0,048

hoj = 0,82-0,0085-0,048 = 0,76

14 Полезно используемый теплоперепад в регулирующей ступени. КДж/кг

= Ho

*hoj

= 100*0,76 = 76

15 Внутренняя мощность ступени. КВт

= G*Hj = 35,22*76 = 2676,72

Расчёт нерегулируемых ступеней части высокого давления.

16 Давление пара перед отсеком.

Ро

= Р2

= 6300

Р2

= 1100

17 Диаметр первой нерегулируемой ступени.

d = d-Dd = 1,09-0,25= 0,84

18 Оптимальное отношение скоростей.

Хф

= И/Сф

= 0,4897

19 Распологаемый теплоперепад первой нерегулируемой ступени. КДж/кг

= 12,325*(d/Xф

) = 12,325*(0,84/0,489) = 36,26

20 Теплоперепад в сопловой решётке. КДж/кг

hoc

= (1-r) *ho

= (1-0,1)*36,26 = 32,63

21 Высота сопловой решётки. м

= G*V1

/p*d*e*m*C1t

*sina1

= 35,22*0,059/3,14*0,84*1*0,98*255,45*sin12 = 0,015

С1t

= 44,72*Ö32,63 = 255,45

22 Высота рабочей решётки первой ступени.

= l1

+D1+D2 = 15+1+2 = 18 мм

23 Корневой диаметр ступени.

= d-l2

= 0,84-0,018 = 0,822

24 Распологаемый теплоперепад по статическим параметрам пара перед ступенью принимаем одинаковый для всех ступеней, кроме первой.

= ho

*ko

= 36,26*0,95 = 34,45

25 Коэффициент возврата тепла.

a = Кt

*(1-hoj

)*Ho

*Z-1/Z = 4,8*10*(1-0,89)*495*14,37-1/14,37 = 0,0242

Z = Ho

/ho

= 495/34,45 = 14,36865

26 Число ступеней отсека. шт.

Z = (1+a)*Ho

/(ho

)ср

= (1+0,0224)*463/39,59 = 11,9

(ho

)ср

= ho

+(Z-1)*ho

/Z = 36,26+(14-1)*34,45/14 = 34,58 кДж/кг

27 Невязка ±DHo

, КДж/кг, должна быть распределена между всеми ступенями первого отсека.

±DHo

= (1+a)*Ho

-Sho

= (1+0,0242)*495-518,56 = -11,581

Sho

= ho

+ho

*(Z-1) = 36,26+34,45*(15-1) = 518,56

28 Поправка к теплоперепаду для каждой ступени (кроме первой).

29 Скорректированный теплоперепад ступени.

= ho

±Dho

= 34,45-0,769 = 33,681

№	Наименование величины	Обозна- чение	Размер- Ность	Формула	№
№	Наименование величины	Обозна- чение	Размер- Ность	Формула	1	2	3	4	5
1	Скорректированный распологаемый теплоперепад ступени.	ho	КДж/кг	Для первой ступени (п.19) следующие (п.29)	36,26	33,681	33,681	33,681	33,681
2	Удельный объём пара из рабочей решётки.	V2	м/кг	Из hs – диаг- раммы	0,06	0,064	0,07	0,078	0,085
3	Произведения высоты рабочей решётки на диаметр ступени.	l2 *d	м	l2 dV2 /V2	0,015	0,016	0,0176	0,0197	0,021
4	Высота рабочей решётки.	l2	м		0,0179	0,019	0,021	0,023	0,0248
5	Высота сопловой Решётки.	l1	м	l2 -(D1+D2)	0,0149	0,016	0,018	0,02	0,0218
6	Диаметр ступени.	d	м	dk +l2	0,84	0,841	0,843	0,845	0,847

Подробный расчёт первых пяти нерегулируемых ступеней (с построением треугольников скоростей)

№	Наименование величины	Обозна- чение	Размер- ность	Формула	№
№	Наименование величины	Обозна- чение	Размер- ность	Формула	1	2	3	4	5
1	Расход пара	G	Кг/с	Из расчёта (п.7)	35,22	35,22	35,22	35,22	35,22
2	Теплоперепад ступени по стати- ческим параметрам.	ho	КДж/кг	Из расчёта (п.30.1)	36,26	33,681	33,681	33,681	33,681
3	Давление за ступенью.	Р2	МПа	Из hs- диаграммы	5,8	5,1	4,7	4,2	3,75
4	Условная скорость истечения пара из сопл.	Сф	м/с	44,72Öho	269,29	259,53	259,53	259,53	259,53
5	Средний диаметр ступени.	d	м	Из расчёта (п.30.6)	0,84	0,841	0,843	0,845	0,847
6	Окружная скорость на среднем диаметре	И	м/с	pdn n = 50 c	131,88	132,02	132,35	132,67	132,98
7	Оптимальное отношение скоростей	Хф		И/Сф	0,49	0,51	0,51	0,511	0,512
8	Степень реакции.	r		Из расчёта (п.18)	0,1	0,1	0,11	0,12	0,13
9	Распологаемый теплоперепад сопло- вой решётки.	hoc	КДж/кг	(1-r)*ho	32,63	30,31	29,98	29,64	29,3
10	Теоретический удельный объём пара за сопловой решёт- кой	V1 t	м/кг	Из hs- диаграммы	0,059	0,63	0,069	0,075	0,081
11	Давление за сопловой решёткой.	Р1	МПа	Из hs- диаграммы	5,9	5,2	4,85	4,3	3,8
12	Абсолютная теоре- тическая скорость выхода пара из соп- ловой решётки.	С1 t	м/с	44,72Öhoc	255,45	246,2	244,86	243,47	242,07
13	Скорость звука на выходе из сопловой решётки.	а1 t	м/с	1000ÖкР1 *ÖV1t к = 1,3	666,98	652,6	645,84	647,5	632,57
14	Число Маха	М1 t

Другие статьи по теме

Топки и топочные устройства
Топочным устройством или топкой называется часть котельного агрегата, предназначенная для сжигания топлива, при этом химическая энергия топлива переходит в тепловую энергию дымовых газов. Дымовые газы эту тепловую энергию передаю ...

Подшипники качения
В то время, как космические корабли бороздят просторы галактики… Сегодня трудно представить себе мир без компьютера, и мало кто задумывается, а что же на самом деле мы называем умными машинами. И уж точно ни ...

Тепловой расчёт турбины ПТ-25-9011

Другие статьи по теме

Главное меню