Оптимальный располагаемый теплоперепад ступени

1.

ол
1
олmax
p
opt
ф
x
c
cos 1
2 1
вс
ол 0
ол
opt
ф
opt
ф
x
opt
ф
0
xф
x
x
cos 1
cos 1
2
2 0,5
opt
ф
x
xф
0,5
0
2

2. 3.2.2. Оптимальный располагаемый теплоперепад ступени

Задано: диаметр ступени и угловая скорость вращения ротора.
Определить: какой теплоперепад сработает ступень с наивысшим КПД.
H0
cф2
2
;
H0
opt
u2
2
H0
Частные случаи:
а)
H
H0
б)
opt
0
opt
0
0,5
2
u2
H0 2
2 xф
u
xф ;
cф
opt
xфopt
xфopt
2
cos 1
2 1
2 2 d 2 n2 1
2 cos2 1
0; _ n 50c 1; _ 1 13o ; _ 0,97
H0
opt
u dn
0
52,5d
2
в)
H
H0
opt
n 50
opt
0
n 25
4

3. 3.4. Определение геометрических размеров турбинных ступеней

При расчете ступени турбины решаются
две взаимосвязанные задачи:
1. Определение основных размеров ступени:
• высоты сопловых и рабочих лопаток;
• углы выхода потока ;
• хорды профилей;
• значение зазоров и перекрыш в ступени;
• выбор типа профиля применяемых лопаток и их углов установки;
• число лопаток;
• и др.
2. Определение относительных КПД ступени ηол и ηоi ,
действующих на РЛ.
ее мощности и усилий,
Решение этих задач должно быть подчинено требованиям высокой экономичности
и надежности с учетом затрат на изготовление.

4. Исходные данные для расчета ступени

расход пара через ступень G (кг/c);
начальные давление и температура (статические) p0, t0;
скорость пара на входе в ступень (в абсолютном движении) c0;
степень реактивности ступени ρcp;
угол выхода потока из сопловой решетки α1;
частота вращения n;
возможны варианты:
А) средний диаметр ступени dcp;
Б) располагаемый теплоперепад ступени H0;
В) средний диаметр и располагаемый теплоперепд dcp и H0.
Вероятно невыполнение
задачи получения ступени
с высокой экономичностью

5.

Экономичность ступени:
u
cos 1
xфopt
cф
2 1
II. Задан H 0
I. Задан d cp
p0
h0
h0
p0
c02
2
H0 H
t0
opt
0
2 dcp2 n2
2 x
opt 2
ф
;
c02
H0 H 0 .
2
t0
d cp d
H0 p H 0
p
1 1
p0
H 0c
H0
h1t
H op
p2
1t
F1
l1
h h2t
opt
cp
xфopt 2 H 0
Если
1 *
c1t c1*
Если
1 *
c1t c1*
n
.
(есть расширение в
косом срезе)
c02
c1t 44,7 H 0c 44,7 h0 h1t 44,7 h0 h1t
2000
c0
Принимаем c .
p1
H0
c02
H 0 H0 ;
2
G 1t
dcpl1 sin 1
c1t c
1
c1
G 1t
F1
d cp sin 1 d cp c1t c sin 1
F1
Принимаем b1 :
s
s0
c f b1 l ,
1
sin 0
, kRe , вл
sin 1
По обобщеным характеристикам
решеток (или по атласу профилей)

6.

c f b1 l , 180 1 0ск , kM , k , kRe
1
1
По обобщеным характеристикам решеток
(или по атласу профилей)
1
c 1 2
p0
h0
p0
2
0
h0
c
2000
c1 c1t
t0
H c c H 0c
t0
p1w
H 0c
c1
p1
H0
h1t
p2
1t
H op
sin
2
2
2
1
w1 c1 u 2uc1 cos 1; 1 arctg
cos u
1
c1
Если 2 *
w2t w2* (есть расширение в
p2
косом срезе)
2
p1w
w2t w2*
Если 2 *
w12
w2t 44,7 h1w h2t 44,7 h1 h2t
2000
h2t
h h2t
2t
s
w1
u dn
H0
h1
H c
1
1
h1w
w12
2000
c12t c12
c12t
1 2
2000
2000
s0 s1
F2
G 2t
dcpl2 sin 2
w2t p
2
F2
w2

7.

А) 2 1 (0 21)
l2
Б)
G 2t
F2
d cp sin 2 d cp w2t p sin 2
l2 l1 к п
l2 l1 к п B2tg - для конического бандажа.
sin 2
p0
h0
h0
p0
c02
2000
t0
w12
2000
p f b2 l , 180 2 1 , kM , k , kRe
p 1
p1
H0
p2
h1
H c
2
2
2
w22t
w12 w22t w22
H p p h1 h2t
1 2
2000
2000
2000
2
1t
H op
H p
h2t
2
h2
w2
c2
u
2t
s
2
w2 w2t
H0
h h2t
а) уточняем μр
По обобщеным характеристикам решеток
(или по атласу профилей)
h1w
h1t
G 2t
dcp w2t p l2
Принимаем b2 :
t0
p1w
H 0c
- для цилиндрического бандажа;
s0 s1
sin
2
2
2
2
c2 w2 u 2uw2 cos 2 ; 2 arctg
cos u
2
w2

8.

с22
H вс
2000
p0
h0
h0
p0
c02
2000
H u H 0 H c H p H вс
t0
Lu u c1 cos 1 c2 cos 2 ... H u
t0
p1w
Nu GH u
h1w
w12
2000
H 0c
p1
H0
p2
H вс
1t
H p
h2t
2t
s
ол
N u Lu u c1 cos 1 c2 cos 2
N0 L0
H0
h1
H c
H op
h h2t
Nu H u H 0 H c H p H вс
N0 H 0
H0
Hu
H0
h1t
ол
s0 s1
h2
h2
1
2
1
c1
w1
2
w2
c2
u

9.

p0
t0
h0
p1w
p1* * p0
h1w
H 0 c*
H0
p1
w12
2
H 0c
h1t*
H op*
1*
h1
H c
H op
p2* * p1w
h1t
p2
1t
H op
h2t
H вс
h2
H p
2 t*
h h
2t
2t
s
Процесс расширения в ступени в случае,
когда в сопловой и рабочей решетках
возникает сверхзвуковое течение
s0
s1
c1
h2
1
2 p
1 c
w1
2
w2
c2
u

10.

2.4. Турбинные решетки
Преобразование энергии в турбинной ступени происходит в каналах
(соплах), которые должны обеспечивать ускорения потока и
придание ему необходимого направления.
Эти задачи выполняются специально спрофилированными решетками.
Требования к решеткам:
А) процесс расширения должен иметь минимально возможные потери
располагаемой энергии.
Б) профиль решетки должен обеспечить необходимую прочность.
В турбинных ступенях различают сопловые (направляющие) и
рабочие решетки.
Все турбинные решетки - кольцевые.