Расчет противодавленческой турбины с двухвенечной регулирующей ступенью (стр. 2 из 7)

17. Откладываем на изоэнтропе

теплоперепады: ; ; ; (рис.2) и определяем давления:

–за сопловой решеткой: Р₁=1,805 МПа, υ_1t=0,1615 м³/кг,

при h_1t = h₀*-

= 3366,45– 166,905 = 3199,5 кДж/кг;

–за первой рабочей решеткой: Р₂=1,762 МПа,

при h = h₀*-

- h_о1р´ = 3366,45– 166,905 – 3,709 =3195,836кДж/кг;

–за направляющей решеткой:

,

при h = h₀*-

- h_о1р´ - h_нр´ = 3366,45–166,905–3,709– 5,56=3190,276 кДж/кг;

–за второй рабочей решеткой:

,

при h = h₀*-

- h_о1р´ - h_нр´ - h_о2р´ = 3366,45–166,905–3,709 -5,56-9,27=

=3181 кДж/кг.

18. Отношение давлений в сопловой решетке:

19. Теоретические скорости потока пара и звука на выходе из сопловой решетки:

;

.

20. Число Маха за сопловой решеткой:

.

21. Утечки пара через переднее концевое уплотнение:

где μ_y=0,8 - коэффициент расхода, зависящий от толщины и конструкции гребня уплотнения и величины радиального зазора;

k_y=1,83 -коэффициент учитывается для уплотнения с гладким валом, зависит от отношения δ_у/s;

δ_у/s=0,05 - принимаем;

δ_у=0,3мм - радиальный зазор;

s – расстояние между гребнями;

d_у=0,3·d_рс=0,3·0,95=0,285 м - диаметр вала на участке уплотнения;

F_у=π·d_у·δ_у=3,14·0,285·0,0003=0,000268 м² - кольцевая площадь радиального зазора;

ε =Р_2у/Р_1у – отношение давлений пара за и перед уплотнением;

Р_1у =Р₁=1,79 МПа, Р_2у=0,1 МПа (атмосферному);

υ₀= υ_1t=0,1628 м³/кг;

z=50, число гребней уплотнения, принимаем;

.

22. Утечки пара через заднее концевое уплотнение:

где k_y=1,8 - коэффициент учитывается для уплотнения с гладким валом, зависит от отношения δ_у/s;

δ_у/s=0,05 (принимаем);

ε=Р_2у/Р_1у – отношение давлений пара за и перед уплотнением;

Р_1у =Р_z=1,178 МПа, Р_2у=0,1 МПа (атмосферному);

υ₁= υ_z=0,2354 м³/кг;

z=32 - число гребней уплотнения, принимаем;

При заданных геометрических соотношениях длины проточных частей

уплотнений будут равны: переднего

;

заднего

23. Количество пара проходящего через сопло с учетом утечки пара через переднее концевое уплотнение:

=83,33+0,1852=83,515 кг/с.

24. Выходная площадь сопловой решетки:

,м²;

где μ₁=0,974 – коэффициент расхода, принимаем;

-постоянная величина, для перегретого пара равна 0,667при к=1,3;

25. Находим произведение:

м=3,32 см.

26.Оптимальная степень парциальности:

.

27. Длина сопловой лопатки:

.

28. С учетом ранее принятого α_1э=14° и полученного числа

выбираем из таблиц типовых сопловых лопаток С-90-15Б со следующими характеристиками: относительный шаг решетки =0,78; хорда табличного значения b_т=5,2 см; В=4,0 см; радиус закругления выходной кромки r₂=0,03см; f=3,21см²; W_мин=0,413см³; хорда b_с=5см; I_мин=0,326см⁴; угол установки α_у=36°; к₁=b_с/b_т=0,962; толщина выходной кромки δ_1кр=2·r₂·к₁=0,6мм.

29. Число каналов (лопаток) сопловой решетки:

принимаем =46.

30. Пересчитываем хорду:

.

31. Относительная толщина выходной кромки:

.

32. Относительная длина лопатки:

; по отношению =0,903 в соответствии с графиком зависимости μ₁=f(b_с/l₁), коэффициент μ₁=0,978.

уточняем выходную площадь сопловой решётки:

;

уточняем произведение:

м=3,3см;

уточняем оптимальную степень парциальности:

уточняем длину сопловой лопатки:

33. Критическое давление:

.

34. Откладываем Р_кр на теоретическом процессе (рис.2) и находим параметры пара: i_крt=3180 кДж/кг ; υ_крt=0,1701 м³/кг.

35. Критическая скорость:

.

36. Поскольку решетка выбрана суживающаяся то при сверхзвуковом обтекании ее необходимо найти угол отклонения потока в косом срезе:

;

=14,11° ; =0,11°.

37. Уточняем (по рис.12) коэффициент скорости: φ=0,97.

38. Число Рейнольдса:

где

=24·10^-6кг/м·с–коэффициент динамической вязкости (рис.13

по Р₁=1,805 МПа, t_1t=376,8°C, υ_1t=0,1616 м³/кг);

. В связи с тем, что ,режимы работы решётки находятся в области автомодельности, в которой профильные потери и, следовательно, КПД решётки практически не изменяются.

39. Коэффициент потерь энергии:

.

40. Абсолютная скорость выхода пара из сопловой решетки:

.

41. Относительная скорость на входе в первую рабочую решетку:

,где =U/C₁=149,2/560,429=0,266– отношение скоростей.

42. Угол входа потока пара в первую рабочую решетку:

; .

43. Потеря энергии в сопловой решетке

Δh_c = ξ_c*

= 0,0591*166,905 = 9,864 кДж/кг.

Параметры пара перед первой рабочей решеткой

h₁ = h_1t + Δh_c = 3199,5+9,864= 3209,364 кДж/кг,

p₁ =1,79 МПа,

υ₁ = 0,1641м³/кг,

t₁ = 380,8 ⁰С.

Расчет первой рабочей решетки.

44. Теоретическая относительная скорость на выходе из первой рабочей решетки и число Маха:

;

где υ_2t=0,1611 м³/кг (h_2t=3185 кДж/кг, t_2t=369,9 °C)по h-s диаграмме точка 2_t (рис.2).