Расчёт регулирующей ступени

2016-01-05

596

Обсуждений (0)

0.00 из 5.00 0 оценок

Министерство образования и науки

Российской Федерации

Федеральное государственное автономное

образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

Волгодонский инженерно-технический институт – филиал НИЯУ МИФИ

Факультет Атомной энергетики

Кафедра АЭС и ТБ

Специальность Атомные электрические станции и установки

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине Турбомашины АЭС___________________

на тему Расчет Р-2,5-35/5 _______________

Выполнил студент 4 курса АЭС-10-Д1 .

^{курс, группа фамилия, и.о.}

Руководитель Бандурко А. Н.

^{должность, звание фамилия, и.о.}

Защита принята с оценкой

"___"______________ 2014 г.

_____________________

_{подпись}

ВОЛГОДОНСК 2013

Введение

Целью данного курсового проекта является определение внутреннего относительного КПД, основных размеров проточной части, расхода пара на турбину, параметров пара за каждой ступенью и за турбиной в целом.

Турбина типа Р является турбиной с противодавлением. Это одноцилиндровые паровые турбины. Пар из выхлопа турбины направляется на производственные нужды.

Исходные данные

Таблица №1

Номинальная электрическая мощность, кВт	N_э
Частота вращения, с^-1	n
Частота вращения, об/мин	n
Давление пара перед турбиной, кгс/см²	P₀
Давление пара перед турбиной, МПа	P₀	3,5
Температура пара перед турбиной	t₀
Давление отработавшего пара, кгс/см²	P^’₂
Давление отработавшего пара, МПа	P^’₂

Определение расхода пара

Таблица №2

Экономическая мощность, кВт	N_эк=0,9∙N_э
Скорость пара в выходном сечении выхлопного патрубка турбины, м/с	C_вп
Коэффициент сопротивления выхлопного патрубка	λ	0,07
Давление перед соплами регулирующей ступени при расчётном режиме, МПа	P^’₀=0,95∙P₀	3,325
Потеря давления в выходном патрубке, МПа	∆P=P^’₂∙λ∙(C_вп/100)²	0,0175
Давление за рабочими лопатками последней ступени, МПа	P₂= P^’₂+∆P	1,0175
Энтальпия, кДж/кг	h₀=f(P₀; t₀)	3303,612
Энтропия, кДж/(кг∙К)	S₀=f(P₀; t₀)	6,9593
Энтальпия, кДж/кг	h^’₂=f(P^’₂; S₀)	2960,445
Энтропия, кДж/(кг∙К)	S₂=f(P^’₀; h₀)	6,9820
Энтальпия, кДж/кг	h₂=f(P₂; S₂)	2976,725
Располагаемый теплоперепад идеальной турбины, кДж/кг	H^’₀_ид= h₀- h^’₂	343,167
Располагаемый теплоперепад турбины, кДж/кг	H^’₀= h₀- h₂	326,887
Коэффициент дросселирования	η_др= H^’₀/ H^’₀_ид	0,942
Внутренний относительный КПД	η^’₀_i(принимаем)	0,8
Коэффициент выхода внутренней работы	η^’_ввр(принимаем)
Механический КПД турбины	η^’_м(принимаем)	0,98
КПД турбогенератора	η^’_r(принимаем)	0,97
Относительный электрический КПД	η^’_оэ= η_др∙ η^’₀_i∙ η^’_ввр∙ η^’_м∙ η^’_r	0,716
Предварительный расчётный расход пара на турбину, кг/с	G= N_эк/( H^’₀_ид∙ η^’_оэ)	9,16

Предварительный расчёт последней ступени

Таблица №3

Внутренний теплоперепад турбины, кДж/кг	H^’_i= H^’₀∙ η^’₀_i	261,51
Коэффициент выходной потери последней ступени	ζ_в^ид(принимаем)	0,01288
Потеря с выходной скоростью, кДж/кг	H_BZ= H^’₀_ид∙ζ_в^ид	4,42
Энтальпия пара за турбиной, кДж/кг	h_K=h₀- H^’_i	3042,102
Энтальпия пара в точке, кДж/кг	h_KZ= h_K- H_BZ	3037,682
Удельный объём пара V_kz, м³/кг	V_kz=f(P₂; h_KZ)	0,25033
Скорость пара на выходе из рабочей решётки последней ступени, м/с	c₂=(2000∙ H_BZ)^1/2	94,021
Отношение среднего диаметра последней ступени (d) к выходной длине лопатки последней ступени (l₂)	v=d/l₂(принимаем)
Диаметр последней ступени, м	d=(G∙ V_kz∙ v/(π∙ c₂))^1/2	0,176
Длина рабочих лопаток, м	l₂=d/v	0,044
Окружная скорость на среднем диаметре ступени, м/с	u=π∙d∙n	27,632
Окружная скорость на конце лопатки, м/с	u_В=u∙(d+l₂)∙d	1,07
Диаметр корневого сечения, м	d_K=d- l₂	0,132
Окружная скорость лопаток в корневом сечении, м/с	u_K=π∙ d_K∙n	20,724
Коэффициент скорости	φ(принимаем)	0,95
Угол, град	α₁(принимаем)
Располагаемый теплоперепад, перерабатываемый в турбинной ступени с наибольшей экономичностью, кДж/кг	H₀=2∙ u²_K/ φ²∙(cos α₁)²∙1000	1,033
Оптимальный диаметр корневого сечения ступени, м	d_K= φ∙ cos α₁∙(500∙H₀)^1/2/( π∙n)	0,132

Расчёт регулирующей ступени

Выбираем регулирующую ступень в виде двухвенечного диска Кертиса. Расчёт сделан для пяти вариантов значения отношения (и/c_a), с целью выбрать наибольший внутренний относительный КПД регулирующей ступени η^ст₀_i и соответствующий этому КПД диаметр.

Таблица №4

Тепловой перепад на ступени (примем равным 35% от общего), кДж/кг	H^pc₀=0,35∙ H^’₀	114,41
Адиабатная скорость пара, м/c	C_а=(2000∙ H^pc₀)^1/2	478,351
Степень реактивности первой рабочей решётки	P_P1(принимаем)
Степень реактивности направляющей решётки	P_Н(принимаем)	0,05
Степень реактивности второй рабочей решётки	P_Р2(принимаем)
Теплоперепад (перерабатываемый в сопловой решётке), кДж/кг	Н₀₁= H^pc₀(1- P_P1- P_Н-P₂)	108,6895
Теплоперепад (перерабатываемый в направляющей решётке), кДж/кг	Н₀_H= H^pc₀∙ P_Н	5,7205
Теплоперепад на рабочих лопатках первого венца, кДж/кг	Н^’₀₂= H^pc₀∙ P_P1
Теплоперепад на рабочих лопатках второго венца, кДж/кг	Н^’’₀₂= H^pc₀∙ P_Р2
Коэффициент скорости	φ(принимаем)	0,965
Действительная скорость пара на выходе из сопловой решётки, м/c	С₁₁= φ∙(2000∙H₀₁)^1/2	449,921
Потеря в соплах, кДж/кг	H_c=(1- φ²)∙ Н₀₁	7,48
Энтальпия пара в точке а₁, кДж/кг	h₁₁= h₀- Н₀₁- H_c	3187,4425
Энтальпия пара в точке а₁₁_i, кДж/кг	h_1i1= h₀- H₀₁	3194,923
Давление пара в точке ац, МПа	P₁₁=f(S₂; h_1i1)	2,32
Удельный объём пара в точке а₁, м³/кг	V₁₁	0,13
Угол выхода потока пара из сопловой решётки, град	α₁₁(принимаем)	12,5
Энтальпия пара в точке а₂₁, кДж/кг	h₂_i1= h₀- Н₀₁- Н^’₀₂	3194,923
Давление пара в точке а₂₁, МПа	P₁₁=f(S₂; h₂_i1)	2,32
Энтальпия пара в точке а₁₂, кДж/кг	h_1i₂= h₀- Н₀₁- Н^’₀₂- Н₀_H	3189,202
Давление пара в точке а₁₂, МПа	P₁₂=f(S₂; h₁_i2)	2,28
Энтальпия пара в точке а₂_i2, кДж/кг	h₂_i2= h₀- Н₀₁- Н^’₀₂- Н^’’₀₂-Н₀_H	3189,202
Давление пара в точке а₂₂, МПа	P₂₂=f(S₂; h₂_i2)	2,32

Таблица №5

U/C_a	(принимаем)	0,2	0,22	0,24	0,26	0,28
Окружная скорость, м/с	U= (U/C_a)∙ C_a	-	117,138	-	-	-
Средний диаметр ступени, м	d=u/(π∙n)	-	0,74	-	-	-
Произведение Е-1Ц, м	ɛ∙l₁₁=G∙V₁₁/ (π∙d∙c₁∙sinα₁₁)	-	0,00684	-	-	-
Степень парциональное^тм	ɛ_опт=3∙( ɛ∙l₁₁)	-	0,02052	-	-	-
Длина сопловых решёток, м	l₁₁∙( ɛ∙l₁₁)/ ɛ_оптb₁₁	-	0,0215	-	-	-
Ширина сопловых решёток, м	b₁₁(принимаем)	-	0,04	-	-	-
Коэффициент скорости сопловой решётки	ϕ	-	0,9663	-	-	-
Размеры лопаток рабочих и направляющих решёток, м	l₂₁=1,02∙ l₁₁+0,002 l₁₂=1,02∙ l₂₁+0,002 l₂₂=1,02∙ l₂₂+0,002 b₂₁(принимаем) b₁₂(принимаем) b₂₂(принимаем)	-	0,0292 0,0323 0,0355 0,0249 0,0252 0,0256	-	-	-
Абсолютная скорость пара на выходе из сопловой решётки, м/с	С₁₁=ϕ∙(2000∙ H^pc₀)¹^/2	-	514,5	-	-	-
Потеря энергии в сопловой решётке, кДж/кг	Н_с=(1-ϕ²)∙ Н₀₁	-	4,04	-	-	-
Абсолютная скорость пара на входе в рабочую решётки, м/с	С₂₁=ϕ∙(2000∙ Н₀₁)^1/2	-	331,44	-	-	-
Окружная составляющая абсолютной скорости потока пара на входе в рабочую решётку, м/c	С₁_u1= С₁₁∙cosα₁₁	-	502,3	-	-	-
Осевые составляющие абсолютной и относительной скоростей потока пара на входе в рабочую решётку, м/c	С_1а₁=w₁_а1= С₁₁∙ sinα₁₁	-	111,35	-	-	-
Окружная составляющая относительной скорости потока на входе в рабочую решётку, м/c	W_1u1= С₁_u1-u	-	386,12	-	-	-
Относительная скорость пара на входе в первую рабочую решётку, м/c	W₁₁=( W²_1u1+W²_1a1)	-	401,85	-	-	-
Угол входа потока в первую рабочую решётку, град	β₁₁=arcsin(w₁_а1/w₁₁)	-	11,26	-	-	-
Угол поворота потока, град	∆β=180-(β₁₁+β₂₁)	-	149,56	-	-	-
Коэффициент скорости первой рабочей решётки	Ψ_Р1=0,972-[0,0037+0,0002(∆β-90)]∙(1,4+b₂₁/l₂₁)	-	0,912	-	-	-
Теоретическая относительная скорость пара на выходе из первой рабочей решётки, м/с	W_2n1=(2000∙h^’₀₂+w²₁₁)^1/2	-	598,489	-	-	-

Потеря энергии на рабочих лопатках первого венца, кДж/кг	Н_n1	-	5,03	-	-	-
Энтальпия пара в точке Э21, кДж/кг	h₂₁	-	3019,74	-	-	-
Удельный объём пара в точке аг1, м³/кг	V₂₁	-	0,0991	-	-	-
Осевые составляющие абсолютной и относительной скоростей потока пара на выходе из первой рабочей решётки, м/с	С₂_w1= w_2а1= С_1а1l₁₁∙V₂₁/ /( l₂₁∙V₁₁)	-	150,856	-	-	-
Действительная относительная скорость потока пара в выходном сечении первой рабочей решётка, м/с	W₂₁=ψ_P1∙W_2n1	-	545,82	-	-	-
Угол выхода потока пара из первой рабочей решётки, град	β₂₁=arcsin(W_2a1/ W₂₁)	-	12,65	-	-	-
Окружная составляющая относительной скорости на выходе из рабочей решётки первого венца, м/c	W_2u1=-( W²₂₁- W²_2a1)^1/2	-	-598,489	-	-	-
Окружная составляющая абсолютной скорости на выходе, м/c	C_2u1=W_2u1+U	-	-481,351	-	-	-
абсолютная скорость на выходе из первой рабочей решётки, м/c	C₂₁=( C²_2u1+С²_2а1)^1/2	-	516,145	-	-	-
Угол выхода потока пара из первой рабочей решётки в абсолютном движении, град	α₂₁=arcsin(С_2а1/C₂₁)	-	25,66	-	-	-
Угол поворота потока, град	∆β	-	142,26	-	-	-
Коэффициент скорости направляющей решётки	ϕ_н=0,972-[0,0037+0,0002(∆β-90)]∙(1,4+b₁₂/l₁₂)	-	0,945	-	-	-
Теоретическая скорость потока на выходе из направляющей решётки, м/с	c₁₁₂=(2000∙ Н₀_H+ C²₂₁)^1/2	-	501,08	-	-	-
Действительная абсолютная скорость на выходе из направляющей решётки, м/с	C₁₂= ϕ_н∙ c₁₁₂	-	473,52	-	-	-
Потери энергии в направляющей решётке, кДж/кг	Н_н=(1-ϕ²_н)∙ ∙(Н₀_H+с²₂₁/2000)	-	13,845	-	-	-
Энтальпия пара в точке а₁₂, кДж/кг	h₁₂= h₂₁- Н₀_H∙ Н_н	-	3031,45	-	-	-
Удельный объём пара в точке а₁₂, м³/кг	V₁₂=f(P₁₂;h₁₂)	-	0,102	-	-	-
Осевая составляющая абсолютной скорости на выходе из направляющей решётки, м/с	C_1a2= C_2a1∙l₂₁∙V₁₂/ /( l₁₂∙V₂₁)	-	133,36	-	-	-
Угол выхода потока из направляющей решётки, град	α₂₁=arcsin(c_1a2/c₁₂)	-	17,45	-	-	-

Окружная составляющая абсолютной скоро`сти потока пара на входе во вторую рабочую решётку, м/с	C_1u2=C₁₂cos α₁₂	-	356,78	-	-	-
Осевые составляющие абсолютной и относительной скоростей потока пара на входе во вторую рабочую решётку, м/с	C_1a2=W_1a2=C₁₂sin α₁₂	-	168,14	-	-	-
Окружная составляющая относительной скорости потока пара на входе во вторую рабочую решётку, м/с	W_1u2= C_1u2-U	-	238,862	--	-	-
Относительная скорость пара на входе во вторую рабочую решётку, м/с	W₁₂=( W²_1u2- W²_1a2)^1/2	-	288,98	-	-	-
Угол входа пара во вторую рабочую решётку, град	β₁₂=arcsin(W_1a2/ W₁₂)	-	41,54	-	-	-
Угол поворота потока, град	∆β	-	113,66	-	-	-
Коэффициент скорости второй рабочей решётки	ψ_P2=0,972-[0,0037+0,0002(∆β-90)]∙(1,4+b₂₂/l₂₂)	-	0,9746	-	-	-
Теоретическая относительная скорость потока на входе из рабочих лопаток второго венца, м/с	W_2n2=(2000∙h^’’₀₂+w²₁₂)^1/2	-	288,12	-	-	-
Действительная относительная скорость потока на выходе из рабочих лопаток второго венца, м/с	W₂₂= ψ_P2∙ W_2n2	-	280,8	-	-	-
Потеря энергии на второй рабочей решётке, кДж/кг	H_n2=(W²_2n2-W²₂₂)/2000	-	2,7	-	-	-
Энтальпия пара в точке а₂₂, кДж/кг	h₂₂=h₁₂- h^’’₀₂+H_n2		3002,4	-	-	-
Удельный объём пара в точке а₂₂, м³/кг	V₂₂=f(P₂₂;h₂₂)	-	0,11898	-	-	-
Осевые составляющие абсолютной и относительной скоростей потока пара на выходе из рабочих лопаток второго венца, м/с	С_2а2=W_2а2 W_2а2=W₁_a2∙l₁₂∙V₂₂/(l₂₂∙V₁₂)	-	89,45	-	-	-
Угол выхода потока пара из второй рабочей решётки, град	Β₂₂= arcsin(W₂_a2/ W₂₂)	-	29,69	-	-	-
Окружная составляющая относительной скорости на выходе из рабочей решётки второго венца, м/с	W₂_u2=-(W²₂₂/ W²_2a2)	-	-178,98	-	-	-
Окружная составляющая абсолютной скорости на выходе, м/с	C₂_u2= W₂_u2+U		-61,842

Абсолютная скорость на выходе из первой рабочей решётки, м/с	С₂₂=(С²₂_u2+C²_2a2)^1/2	-	187,63	-	-	-
Угол выхода потока пара из первой рабочей решётки в абсолютном движении, град	α₂₂= arccos(-C₂_u2/ C₂₂)	-	66,13	-	-	-
Потеря энергии с выходной скоростью ступени, кДж/кг	Н_В=с²₂₂/2000	-	17,6	-	-	-
Механическая энергия, полученная рабочими лопатками, кДж/кг	L=U[C_1u1- C_2u1)∙( C_1u2-c_2u2)]/1000	-	78,12	-	-	-
Потеря энергии в сопловой решётке, кДж/кг	Н_с=(1-ϕ²)∙ Н₀₁	-	4,04	-	-	-
Потеря энергии на рабочих лопатках первого венца, кДж/кг	Н_n1=(1-ψ²_P1)∙w²_2n1/2000	-	6,78	-	-	-
Потери энергии в направляющей решётке, кДж/кг	Н_Н=(1-ϕ²_н)∙w²_2n1/2000	-	10,34	-	-	-
Потери энергии на второй рабочей решётке, кДж/кг	Н_n2=(w²_2n2-w²₂₂)/2000	-	3,047	-	-	-
Потеря энергии с выходной скоростью ступени, кДж/кг	Н_В=с²₂₂/2000	-	17,6	-	-	-
И того, кДж/кг	Н^’’₀=L+H_C+H_n₁+H_H+H_n₂+H_В	-	119,927	-	-	-
Относительный лопаточный КПД ступени	η_ол=L/ H^pc₀	-	0,55	-	-	-
Потеря мощности на трении и вентиляцию, кДж/кг	N_ТВ=[d²+0,4∙(1-ɛ)∙ ∙100^1,5∙d∙(l^1,5₂₁+l^1,5₂₂)]∙2∙u³/ /(100³∙(v₁₁+v₂₂))	-	84,52	-	-	-
Удельные потери на трении и вентиляцию, кДж/кг	Н_ТВ=N_ТВ/G	-	11,5	-	-	-
Площадь выходного сечения сопел, см²	F=G∙v₁₁/c₁	-	47,06	-	-	-
Число групп сопел регулирующих клапанов	m(принимаем)	-		-	-	-
Коэффициент сегментных потерь (“выколачивания”)	£_ВК=[(b₂₁∙l₂₁)+(b₂₂∙l₂₂)]∙ ∙0,11η_оп∙mu/(c_а∙F)	-	0,023763	-	-	-
Потери сегментные, кДж/кг	Н_вк∙Н^pc₀∙£_ВК	-	9,875	-	-	-
Степень сухости пара на выходе из сопловой решётки	X₁₁f(P₁₁;h₁₁)	-		-	-	-
Степень сухости пара на входе из рабочей решётки второго венца	X₂₂f(P₂₂;h₂₂)	-		-	-	-
Потери от влажности, кДж/кг	Н_ВЛ=0,425∙Н^pc₀∙(2-Х₁₁-Х₂₂)	-	-	-	-	-
Внутренний относительный КПД ступени	η^ст₀_i=η_оп-( Н_ТВ+ Н_ВК+Н_ВЛ)/ /Н^pc₀	-	0,7789	-	-	-
Внутренний (использованный) теплоперепад ступени, кДж/кг	Н_i= Н^pc₀∙ η^ст₀_i	-	110,4	-	-	-
Энтальпия пара на выходе из ступени, кДж/кг	h_K=h₀- Н_i	-	3192,6	-	-	-

Наибольший внутренний относительный КПД регулирующей ступени η^ст₀_i=0,7789, что соответствует отношению (U/C_a)0,22 и среднему диаметру ступени 0,74м. Энтальпия h_K принимается как h^pc и является начальным параметром для расчёта нерегулируемых ступеней.

2016-01-05

596

Обсуждений (0)

0.00 из 5.00 0 оценок

Обсуждение в статье: Расчёт регулирующей ступени

Обсуждений еще не было, будьте первым... ↓↓↓