Реферат: Тепловой расчет промежуточной ступени

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.