Подробный тепловой расчет турбины

Расчет регулирующей ступени

Расчет сопл регулирующей ступени

В регулирующих ступенях в зависимости от величины теплового перепада могут иметь место случаи докритического и критического режима истечения.

Рассмотрим нашу регулирующую ступень. Найдем отношение давлений и число Маха:

_с = Р₁^рс / Р₀^рс = 46 / 85,4 = 0,538 (36).

М_1t = С_1t / (k P₁^рс _1t)^0,5 (37).

М_1t = 634 / (1,3 4,6 10⁶ 0,07)^0,5 = 0,98.

Из условий _{с кр} = 0,546 и М_1t 1 видно, что режим истечения критический, следует проверить возможность использования суживающихся сопл для срабатывания сверхкритических перепадов.

Для этого необходимо определить угол отклонения потока в косом срезе суживающегося сопла. Он не должен быть более1,5 Такую проверку следует производить при режимах, когда М_1t <1,3, так как при больших значениях числа Маха угол отклонения потока будет заведомо больше допустимого.

Проверка производится по приближенной формуле Баре.

=.

Для перегретого пара А=1,064; К=1,3.

<1,5, то площадь выходного сечения сопл определиться по формуле:

(38).

0,006 м²

Высоту сопловой решетки, парциальность и угол _1э возьмем из предварительного расчета регулирующей ступени.

Профиль сопловых лопаток выбираем по _1э и числу Маха по каталогам профиля.

В нашем случае выбираем профиль типа С 9018Б со следующими параметрами, которые мы принимаем:

оптимальный относительный шаг (табличный) — t_опт = 0,7;

хорда профиля (табличная) — b_т = 47,1 мм;

толщина выходной кромки (табличная) — (_кр)_т = 0,5 мм;

угол установки — _у = 43⁰

Определим предварительно ширину решетки:

В_т = b_т sin _у = 47,1 sin 43⁰ = 32,1 мм (39).

Так как полученная ширина решетки не удовлетворяет условию:

В 35 60 при Р₀ 40 бар то примем новую ширину профиля В = 60 мм, с помощью которой найдем хорду профиля из выражения:

b = b_т B/ В_т = 47,1 60 / 32,1 = 88 мм (40).

Определим число сопловых лопаток по формуле:

z₁ = d^рс е / (b t_опт) ,(шт.) (41).

z₁ = 3,14 915 0,3 / (88 0,7) = 13,9, округлим z = 14 шт.

Определяется шаг решетки:

t₁ = b t_опт, (мм) (42).

t₁ = 88 0,7 61,6 мм Выходная ширина сопловых каналов:

а₁ = t₁ sin _1э = 61,6 sin 18.12⁰ = 19 мм Определим потери в сопловой решетке на основании ряда экспериментальных графиков. Формула для определения относительных потерь выглядит так:

₁ = _прк₁^прк_вх^прк_кр^пр + (_концl/b)(b/l) к₁^концк_вх^концк_кр^конц + 0,02=.

= 0,22 110,98 + 0,013,80,9511+0,02 = 0,078.

Тепловая потеря в сопловой решетке:

h₁ = ₁ h₀₁^рс = 0,078 201 = 15,7 кДж/кг (43).

Скоростной коэффициент:

= (1 ₁₎^0,5 = (1 0,078) ^0,5 = 0,96 (44).

Действительная скорость истечения из сопл:

С₁ = С_1t = 0,96 634 = 609 м/с (45).

Определим угол направления скорости входа пара на рабочие лопатки:

tg ₁ = sin _1э / cos _1э (U / C₁) (46).

tg ₁ = sin 18.12 / cos 18.12 (144 / 609) = 0,435.

₁ = 23,5⁰

Относительная скорость входа пара на рабочие лопатки определяется по следующему выражению:

w₁ = C₁ sin _1э / sin ₁ = 609 sin 18.12⁰ / sin 23,5⁰ = 475 м/с (47).