Дополнительные материалы: расчётно-пояснительная записка прилагается на 65 страницах. В пояснительной записке рассмотрен расчёт одноцилиндровой паровой турбины со следующими исходными данными:
№ | Наименование | Значение |
1 | Номинальная мощность, МВт | 14 |
2 | Давление пара перед стопорным клапаном, МПа | 3,5 |
3 | Температура пара, К | 705 |
4 | Давление пара в конденсаторе, кПа | 5,7 |
5 | Начальная энтальпия пара, кДж/кг | 3296,747 |
6 | Изоэнтропийный перепад энтальпий в турбине, кДж/кг | 1149,037 |
7 | Относительный внутренний КПД турбины | 0,891 |
Рассмотрено описание конструкции турбины типа К-14-3,5:
Рассмотрена регулирующая ступень:
Выполнен расчетный режим работы турбины, где мощность - 11900 кВт.
Найдена частота вращения ротора турбины - 3000 об/мин.
Выбран способ регулирования - сопловое, потому что весь поток пара частями протекает через регулирующие клапаны, каждый из которых реализует подвод только к своей группе сопел.
Регулирующая ступень охарактеризована тем, что при изменении нагрузки подвод пара осуществлен через несколько открытых регулирующих клапанов, каждый из которых даёт доступ к изолированной группе сопел.
Рассмотрена проточная часть исходной двухвенечной ступени скорости, где основные конструктивные параметры представлены в таблице.
Произведён тепловой расчет двухвенечной ступени скорости:
№ | Наименование | Значение |
1 | Расход пара, кг/ч | 13,261 |
3 | Тип ступени | двухвенечная КС-Б |
4 | Отношение скоростей | 0,25 |
5 | Средний диаметр, м | 1,1 |
6 | Окружная скорость, м/с | 172,788 |
7 | Изоэнтропийный перепад энтальпий, кДж/кг | 238,046 |
8 | Удельный объем за ступенью, м3/кг | 0,180 |
9 | Давление пара в критическом сечении, МПа | 1,815 |
10 | Критический тепловой перепад, кДж/кг | 177,310 |
11 | Площадь проходных сечений, м2 | 3,463*10-3 |
12 | Синус угла | 0,297 |
13 | Произведение, м | 3,374*10-3 |
14 | Степень парциальности | 0,198 |
15 | Высота сопел, мм | 17 |
16 | Окружной КПД ступени | 0,735 |
17 | Поправочный коэффициент на средний диаметр | 1,009 |
18 | Окружной тепловой перепад в ступени, кДж/кг | 167,36 |
19 | Неактивная дуга, закрытая кожухом | 0,72 |
20 | Потери энергии на трение и вентиляцию, кДж/кг | 10,11 |
21 | Использованный внутренний тепловой перепад в ступени, кДж/кг | 154,57 |
22 | Внутренний КПД | 0,6493 |
23 | Внутренняя мощность, кВт | 2049,69 |
Произведён выбор расчетного варианта регулирующей ступени, где ориентировочная степень парциальности при максимальном расходе пара – 0,226, давление в камере регулирующей ступени – 1,7 МПа, число сопел – 4.
Рассчитаны треугольники скоростей и потери энергии в решетках регулирующей ступени, где по результатам расчета построены треугольники скоростей регулирующей ступени и тепловой процесс в i,s – диаграмме.
Рассмотрены нерегулируемые ступени:
Представлены типы нерегулируемых ступеней: ступени высокого, среднего и низкого давления.
Рассчитаны ориентировочные параметры последней ступени:
Рассмотрены ориентировочные параметры первой нерегулируемой ступени:
Рассмотрены ориентировочные параметры промежуточных ступеней давления. Формирование проточной части нерегулируемых ступеней, где расчитанные теплоперепады нанесены на диаграмму и соединены плавной линией, иллюстрируя закон изменения располагаемых тепловых перепадов в нерегулируемых ступенях вдоль проточной части.
Рассчитано число нерегулируемых ступеней давления – 13, и распределение теплового перепада между ними произведено графо–аналитическим методом.
Детальный тепловой расчет нерегулируемых ступеней давления выполнен последовательно:
Расчет направляющих лопаток первой ступени представлен в таблице:
№ | Наименование | Значение |
1 | Диаметр направляющего аппарата, м | 1 |
2 | Тепловой перепад, кДж/кг | 61,224 |
3 | Частота вращения ротора турбины, с-1 | 50 |
4 | Расход пара через ступень, кг/с | 12,996 |
5 | Давление пара перед ступенью, МПа | 1,445 |
6 | Энтальпия пара, кДж/кг | 3142,177 |
7 | Выходная кинетическая энергия пара, кДж/кг | 5,378 |
8 | Полный изоэнтропийный перепад энтальпий, кДж/кг | 61,224 |
9 | Высота направляющей лопатки, мм | 0,017 |
10 | Степень реактивности у корня ступени | 0,03 |
11 | Показатель в уравнении изоэнтропы | 0,231 |
12 | Скорость звука на выходе из направляющего аппарата | 338,778 |
13 | Число Маха | 0,577 |
14 | Отношение давлений | 0,810 |
15 | Эффективный угол выхода, о | 11 |
16 | Коэффициент скорости | 0,929 |
17 | Потеря энергии в направляющей решетке, кДж/кг | 7,884 |
18 | Расход пара через диафрагменное уплотнение, кг/с | 0,247 |
19 | Диаметр корневого обвода, м | 0,983 |
20 | Шаг направляющей решетки, м | 0,047 |
21 | Число направляющих лопаток, шт | 67 |
Выполнен расчет рабочих лопаток первой ступени:
№ | Наименование | Значение |
1 | Отношение скоростей | 0,499 |
2 | Угол входа пара в рабочую решетку, | 21,581 |
3 | Тепловой перепад, срабатываемый в рабочем колесе, кДж/кг | 3,839 |
4 | Скорость звука за рабочей решеткой, м/с | 588,506 |
5 | Отношение давлений,м/с | 0,938 |
6 | Утечка пара через периферийные зазоры, кг/с | 0,799 |
7 | Хорда профиля рабочей лопатки, м | 0,02 |
8 | Профиль рабочей лопатки | Р-23-14Ак |
9 | Шаг рабочей решетки, м | 0,017 |
10 | Число лопаток, шт | 187 |
Расчёты по определению потерь энергии, КПД и внутренней мощности представлены в таблице:
№ | Наименование | Значение |
1 | Выходная кинетическая энергия потока, покидающего ступень, кДж/кг | 0,927 |
2 | Окружной перепад энтальпий, кДж/кг | 49,762 |
3 | Лопаточный КПД ступени | 0,825 |
4 | Составляющая скорости, м/с | 308,871 |
5 | Число Рейнольдса | 15822245,64 |
6 | Зазор между диском и диафрагмой | 0,0163 |
7 | Коэффициент трения | 0,0006 |
8 | Число групп сопел | 1 |
9 | Потеря энергии от утечек пара через корневые зазоры | 0,0157 |
10 | Относительный внутренний КПД ступени | 0,747 |
11 | Внутренняя мощность ступени, кВт | 596,934 |
Треугольники скоростей нерегулируемых ступеней изображены на рисунках.
Построен тепловой процесс в i,s - диаграмме промежуточной нерегулируемой ступени, где полная энтальпия пара перед ступенью – 3006,944 кДж/кг, потеря энергии в направляющем аппарате – 6,006 кДж/кг, выходная кинетическая энергия потока, покидающего ступень – 1,451 кДж/кг.
Произведён расчет осевого усилия, действующего на ротор турбины:
Рассмотрены требования к материалам:
Установлено, что материалы цельнокованных, сварных роторов и валов сборных роторов владеют высокими показателями прочности и огромной способностью гасить вибрацию, где уровень свойств обеспечен по всей площади сечения валов.
Рассчитаны технико-экономические показатели турбины:
№ | Наименование | Значение |
1 | Суммарная внутренняя мощность группы нерегулируемых ступеней, МВт | 9,793 |
2 | Внутренняя мощность всей турбины, МВт | 11,843 |
3 | Тепловой перепад, кДж/кг | 824,149 |
4 | Перепад энтальпий в турбине, кДж/кг | 978,719 |
5 | КПД группы нерегулируемых ступеней турбины | 0,834 |
6 | Внутренний КПД турбины | 0,852 |
7 | Удельный расход пара, кг/кДж | 0,001161 |
8 | Расход топлива, кг/кДж | 1,084*10-4 |
Рассмотрено определение размеров патрубков отбора пара из турбины в таблице.
Представлена техника безопасности:
Программа: Компас 3D v
База графических конструкторских документов, изображений и объектов