Детальный расчет первой осевой ступени ЦНД

Детальный расчет первой осевой ступени ЦНД. Исходные данные к расчету Корневой диаметр ступени Длина рабочей лопатки Средний диаметр ступени Степень реактивности Давление пара на входе в ступень Удельный объем пара перед ступенью Расход пара на ступень G 201,93 кг с Располагаемый теплоперепад ступени, кДж кг, Окружная скорость на среднем диаметре по формуле 2.99 , м с, Располагаемый теплоперепад в сопловой и рабочей решётках по формулам 2.79 и 2.80 , кДж кг, Далее по i-s диаграмме строим процесс расширения пара в ступени рисунок 2.10 и определяем параметры пара за решётками Р1, Р2, V1t и V2t Рисунок 2.10 - Процесс расширения пара в первой осевой ступени Давление пара за сопловой решеткой Давление пара за рабочей решеткой Удельный объем пара за сопловой решеткой Удельный объем пара за рабочей решеткой Теоретическая абсолютная скорость выхода из сопловой решётки по формуле 2.81 , м с, Скорость звука в потоке пара за сопловой решёткой по формуле 2.82 , м с, Число Маха сопловой решётки определим по формуле 2.83 , Выходная площадь сопловой решётки предварительная, по формуле 2.84 м2, где - коэффициент расхода сопловой решётки. Высота сопловых лопаток предварительная, м, 2.120 где - суммарная перекрыша, равная 0,016 м 10 Эффективный угол выхода из сопловой решетки, град, 2.121 По прототипу выбирается хорда и относительный шаг, м Действительная абсолютная скорость выхода из сопел определяется по формуле 2.86 , м с, Шаг сопловых лопаток, м, 2.122 Число сопловых лопаток, шт 2.123 Относительная скорость пара на входе в рабочую решётку, по формуле 2.89 м с, Угол входа в рабочую решётку, 2.124 Далее определяем все элементы входного треугольника скоростей, рисунок 2.11 Рисунок 2.11 - Треугольник скоростей на выходе из сопловой решетки на входе в рабочую решетку Потеря энергии в сопловой решётке, по формуле 2.87 кДж кг, Теоретическая относительная скорость выхода из рабочей решётки, м с, 2.125 Скорость звука рабочей решётки определим по формуле 2.97 , м с Число Маха рабочей решётки определим по формуле 2.98 , По прототипу выбирается хорда и шаг, м Выходная площадь рабочей решетки, по формуле 2.100 , м2, Угол выхода из рабочей решётки определим по формуле 2.101 , град, Действительная скорость выхода из рабочей решётки, по формуле 2.102 , м с, Абсолютная скорость выхода из ступени, по формуле 2.104 , м с, Угол выхода потока из ступени, град, 2.126 Затем осуществляем построение выходного треугольника скоростей, рисунок 2.12 Рисунок 2.12 - Треугольник скоростей на выходе из ступени Шаг рабочих лопаток, м, 2.127 Число рабочих лопаток, по формуле 2.123 , шт Потеря энергии в рабочей решетке первого венца определим по формуле 2.103 , кДж кг, Потеря с выходной скоростью, по формуле 2.109 , кДж кг, Располагаемая энергия ступени, кДж кг, Относительный лопаточный КПД, 2.128 2.129 Коэффициент потерь от трения боковых поверхностей рабочего колеса в паровой среде, 2.130 Потери от трения, кДж кг, 2.131 Коэффициент потерь от протечек через диафрагменное уплотнение, 2.132 где - площадь зазора в уплотнении, м2 - диаметр уплотнения, м - радиальный зазор в уплотнении, м - коэффициент расхода уплотнения 5?7 - число гребней уплотнения.

Коэффициент потерь от протечек через бандажное уплотнение поверх рабочих лопаток, 2.133 где 2.134 где - радиальный и осевой зазоры Z - число гребней бандажного уплотнения обычно Z 2 . Суммарная потеря от утечек, кДж кг, 2.135 2.136 Коэффициент потерь от влажности, 2.137 где y0, y2 степень влажности перед и за ступенью, y 1x xстепень сухости.

Потери от влажности, кДж кг, 2.138 Использованный теплоперепад ступени, кДж кг, 2.139 Внутренний относительный КПД, 2.140 Внутренняя мощность ступени, кВт, 2.141 . Расчет последующих осевых ступеней производится аналогичным образом.

Результаты расчета представлены в таблице 2.4. Процессы расширения пара и треугольники скоростей этих ступеней представлены в приложении А. 2.18 Детальный расчет второй и третьей с двойным выхлопом в конденсатор осевых ступеней ЦНД Исходные данные к расчету сведем в таблицу 2.3 Таблица 2.3 - Исходные данные к расчету Наименование параметров Обозначение Номер ступени 2-я осевая 3-я осевая с двойным выхлопом в конденсатор 1-й выхлоп 2-й выхлоп Корневой диаметр ступени, м 1,6 1,6 1,8 Длина рабочей лопатки, м 0,85 1,2 1,2 Средний диаметр ступени, м 2,45 2,8 3,0 Степень реактивности 0,554 0,649 0,617 Давление пара перед ступенью, бар 0,6625 0,1978 0,1978 Удельный объем пара перед ступенью, 2,482 7,2596 7,2596 Расход пара на ступень, кг с G 191,14 95,57 95,57 Таблица 2.4 - Детальный расчет второй и третьей с двойным выхлопом в конденсатор осевых ступеней ЦНД Наименование величин Расчетная формула Ступень вторая осевая третья осевая с двойным выхлопом в конденсатор 1-й выхлоп 2-й выхлоп Окружная скорость, м с 384,845 439,823 471,239 Располагаемый теплоперепад в сопловой и рабочей решётках, кДж кг 82,906 103,044 80,636 149,364 88,038 141,962 Параметры пара за решётками, бар бар по i - s диаграмме 0,3944 0,1978 0,1109 0,0343 0,1049 0,0343 3,928 7,2596 12,179 35,04 12,802 35,04 Теоретическая абсолютная скорость выхода из сопловой решётки, м с 407,199 401,588 419,615 Скорость звука в потоке пара за сопловой решёткой, м с 448,772 419,028 417,829 Число Маха сопловой решётки 0,907 0,958 1,004 Выходная площадь сопловой решётки, 1,901 2,988 3,006 Высота сопловых лопаток, м 0,826 1,176 1,176 Эффективный угол выхода из сопловой решетки, град. 17,4 16,8 15,72 Хорда профиля и относительный шаг сопловой решетки, м 0,228 0,95 0,251 0,96 0,251 0,96 Коэффициент скорости сопловой решетки 0,971 0,971 0,971 Действительная абсолютная скорость выхода из сопел, 395,391 389,942 407,446 Шаг сопловых лопаток, м 0,217 0,241 0,241 Число сопловых лопаток, шт. 36 37 39 Относительная скорость пара на входе в рабочую решётку, м с 118,479 130,874 135,766 Угол входа в рабочую решётку, град. 93,62 120,68 125,61 Потеря энергии в сопловой решётке, 4,739 4,609 5,032 Теоретическая относительная скорость выхода из рабочей решётки, м с 469,176 562,01 549,869 Скорость звука рабочей решётки, м с 432,057 395,276 395,276 Число Маха рабочей решётки 1,086 1,422 1,391 Хорда профиля и относительный шаг рабочей решетки, м 0,159 0,75 0,178 0,76 0,178 0,76 Выходная площадь рабочей решетки, 3,049 6,137 6,272 Угол выхода из рабочей решётки, град. 27,78 35,52 33,71 Коэффициент скорости рабочей решетки 0,961 0,963 0,963 Действительная скорость выхода из рабочей решётки, м с 450,878 541,216 529,524 Абсолютная скорость выхода из ступени, м с 210,614 314,44 295,485 Угол выхода потока из ступени, град. 86,17 89,87 96 Шаг рабочих лопаток, м 0,119 0,135 0,135 Число рабочих лопаток, шт. 65 65 70 Потеря энергии в рабочей решетке первого венца, 8,417 11,47 10,98 Потеря с выходной скоростью, 22,179 49,436 43,656 Располагаемая энергия ступени, 185,95 230 230 Относительный лопаточный КПД 0,81 0,81 0,715 0,715 0,741 0,741 Коэффициент потерь от трения боковых поверхностей рабочего колеса в паровой среде Потери от трения, 0,15 0,221 0,221 Коэффициент потерь от протечек через диафрагменное уплотнение Коэффициент потерь от протечек через бандажное уплотнение поверх рабочих лопаток Суммарный коэффициент потерь от утечек Суммарная потеря энергии от утечек, 0,1 0,086 0,088 Коэффициент потерь от влажности 0,058 0,065 0,062 Потери от влажности, 10,712 14,941 14,299 Использованный теплоперепад ступени, 139,652 149,236 155,723 Внутренний относительный КПД 0,751 0,649 0,677 Внутренняя мощность ступени, кВт 26690 14260 14880 2.19