Паровая турбина для привода электрогенератора К-160–130
Построение процесса расширения пара в турбине на H-s диаграмме. Расчет регенеративной схемы. Предварительный и детальный расчет паровой турбины. Расчеты деталей на прочность. Диаграмма резонансных чисел оборотов. Эскиз узла лопатки и Т-образного хвоста.
Рубрика | Производство и технологии |
Вид | курсовая работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 01.08.2012 |
Размер файла | 1,1 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Паровая турбина для привода электрогенератора К-160-130
I. Исходные данные к курсовому проекту
1.Мощность на клеммах электрогенератора Nэ= 170 МВт
2.Начальные параметры пара перед стопорным клапаном: P0= 14 МПа, t0= 565 C0
3. Давление пара за турбоагрегатом: Pк= 4 КПа
4. Принципиальная схема регенеративного подогрева:
Рис.1
II. Данные по прототипу данного турбинного агрегата
Технические данные турбины К-160-130
Таблица №1
1. Завод изготовитель |
ХТГЗ |
- |
|
2. Номинальная мощность |
160000 |
кВт |
|
3. Давление свежего пара |
130 |
кгс/см2 |
|
4. Температура свежего пара |
565 |
0С |
|
5. Давление пара, идущего на промперегрев |
32,5 |
кгс/см2 |
|
6. Температура промперегрева |
565 |
0С |
|
7. Температура питательной воды |
228 |
0С |
|
8. Давление отработавшего пара |
0,035 |
кгс/см2 |
|
9. Расход свежего пара при номинальной нагрузке |
436 |
т/ч |
|
10. Удельный расход пара при номинальной мощности |
2,9 |
кг/кВт*ч |
|
11. Число цилиндров |
2 |
шт |
|
12. Полная длина турбины |
14,44 |
м |
|
13. Полная длина турбоагрегата |
27,805 |
м |
|
14. Общая масса турбины |
365 |
т |
Характеристика регенеративных отборов пара при номинальных параметрах пара и мощности турбины К-160-130
Таблица №2
№ отбора |
Отбор за ступенью № |
Давление, кгс/см2 |
Температура, 0С |
Количество, т/ч |
|
1-й отбор ПВД №7 |
7 |
32,5 |
375 |
45,685 |
|
2-й отбор ПВД №6 и деаэратор |
11 |
12,5/6 |
451 |
20,98/4,63 |
|
3-й отбор ПНД №5 |
13 |
6,05 |
354 |
7,27 |
|
4-й отбор ПНД №4 |
15 |
3,5 |
292 |
23,065 |
|
5-й отбор ПНД №3 |
17 |
1,45 |
200 |
12,604 |
|
6-й отбор ПНД №2 |
18 |
0,73 |
138 |
13,708 |
|
7-й отбор ПНД №1 |
19 |
0,343 |
80 |
20,087 |
III. Расчет регенеративной схемы
1. Построение процесса расширения пара в турбине на H-s диаграмме
1.1 Давление перед соплами первой ступени Pс. Потери в стопорном и регулирующих (сопловых) клапанах составляет 3-6 % от P0
Pc= 0,97 ·P0
Pc= 0,97 ·14 = 13,58 МПа
1.2 Давление пара за последней ступенью
Pz= 1,1 ·Pk
Pz=1,1 · 4 = 4,4 кПа
1.3 Давление после промперегревателя
Рпп1 = 0,9 · Рпп = 2,925 МПа
Перед соплами первой ступени после ПП Рс1 = 0,98 · Рпп1 = 2,866 МПа
1.4 Внутренний располагаемые располагаемый теплоперепад ? оставшегося участка турбины
HВoi = 0,7397=277,9 кДж/кг
2. Расчет регенеративной схемы
Все поверхностные подогреватели питательной воды делятся на две группы: низкого давления, включенные до питательного насоса (по ходу конденсата), и высокого давления - после питательного насоса.
2.1.1 Для определения температуры питательного воды перед первым регенеративным подогревателем низкого давления находим температуру конденсата, уходящего из конденсатора с учетом переохлаждения конденсата:
9 0С
где tн-температура насыщения пара при давлении в конденсаторе. Она находится по таблицам свойств воды и водяного пара - tн=f(Pk).
Первой ступенью подогрева питательной воды конденсационных турбоагрегатах является подогреватель эжектора (ПЭ).
Повышение температуры питательной воды в ПЭ составляет:
0С
Кроме ПЭ в схему включен охладитель пара из уплотнений турбины (ОУ) Повышение температуры в охладителе пара из уплотнений составляет около 2 0С
2.1.2 Температура питательной воды после вспомогательных теплообменников при выходе в первый регенеративный подогреватель составит.
2.1.3 Температура питательной воды после каждого поверхностного подогревателя как ПНД, так и ПВД определяется следующим образом:
По принятому прототипу давления пара в каждом отборе находятся давление греющего пара на соответствующем подогревателе. По термодинамическим таблицам находятся температуры насыщения греющего пара на подогревателях, а затем и температуру питательной воды на выходе из подогревателя:
Таблица №3
Pотб=0,95 |
tпв вых = tн отб - 5 0С |
|||
1-й отбор |
Pотб1=0,953,185 = 3,026 МПа |
tн1= 234,33 0C |
tпв вых1 = 234,33 - 5 = 229,33 0С |
|
2-й отбор |
Pотб2=0,951,225 = 1,163 МПа |
tн2= 186,56 0C |
tпв вых2 = 186,56 - 5 = 181,56 0С |
|
3-й отбор |
Pотб3=0,950,593 = 0,563 МПа |
tн3= 156,37 0C |
tпв вых3 = 156,37 - 5 = 151,37 0С |
|
4-й отбор |
Pотб4=0,950,343=0,326 МПа |
tн4= 136,39 0C |
tпв вых4 = 136,39 - 5 = 131,39 0С |
|
5-й отбор |
Pотб5=0,950,142 = 0,135 МПа |
tн5= 108,24 0C |
tпв вых5 = 108,24 - 5 = 103,24 0С |
|
6-й отбор |
Pотб6=0,950,0715 = 0,0679 МПа |
tн6= 89,21 0C |
tпв вых6 = 89,21 - 5 = 84,21 0С |
|
7-й отбор |
Pотб7=0,950,0336 = 0,0319 МПа |
tн7= 70,62 0C |
tпв вых7 = 70,62 - 5 = 65,62 0С |
2.1.4 Температура питательной воды на выходе из деаэратора определяется в зависимости от давления в деаэраторе:
tпв д = tнд = 158,84 0С
tнд = f(Рд)
Рд = 0,6 МПа
2.1.5 Определяется давление питательной воды в подогревателях ПНД:
Рпв ПНД = Ркн = 1,65Рд
Рпв ПНД=1,650,6 = 0,99 МПа
В ПВД после питательного насоса для установок с барабанным парогенератором
Рпв ПВД = Рпн = 1,35
Рпв ПВД = 1,3514 =18,9 МПа
2.1.6 По таблицам термодинамических свойств воды и водяного пара находятся энтальпия питательной воды перед и после каждого подогревателя
hпв=f(tпв;Рпв) кДж/кг
Таблица №4
Рпв ПВД =18,9 МПа |
tпв вых7 = 229,33 0С |
hпв7= 1011,9 кДж/кг |
|
tпв вых6 = 181,56 0С |
hпв6= 800,45 кДж/кг |
||
Рд = 0,6 МПа |
tпв д = 158,84 0С |
hпвд= 670,4 кДж/кг |
|
Рпв ПНД = 0,99 МПа |
tпв вых5 = 151,37 0С |
hпв5= 638,54 кДж/кг |
|
tпв вых4 = 131,39 0С |
hпв4= 552,82 кДж/кг |
||
tпв вых3 = 103,24 0С |
hпв3= 433,39 кДж/кг |
||
tпв вых2 = 84,21 0С |
hпв2= 353,33 кДж/кг |
||
tпв вых1 = 65,62 0С |
hпв1= 275,46 кДж/кг |
Энтальпия питательной воды после деаэратора и, соответственно, перед питательным насосом определяется по таблицам в зависимости от принятого давления в деаэраторе
hпвд=f(Рд)
Таблица №5
Pотб1 = 3,026 МПа |
tотб1 = 375 0С |
hотб1=3172,7 кДж/кг |
|
Pотб2 = 1,163 МПа |
tотб2 = 451 0С |
hотб2= 3370,7 кДж/кг |
|
Pотб3 = 0,563 МПа |
tотб3 = 354 0С |
hотб3= 3174,5 кДж/кг |
|
Pотб4 = 0,326 МПа |
tотб4 = 292 0С |
hотб4= 3051,8 кДж/кг |
|
Pотб5 = 0,135 МПа |
tотб5 = 200 0С |
hотб5= 2873,1 кДж/кг |
|
Pотб6 = 0,0679 МПа |
tотб6 = 138 0С |
hотб6= 2754,8 кДж/кг |
|
Pотб7 = 0,0319 МПа |
tотб7 = 80 0С |
hотб7= 2645,5 кДж/кг |
Энтальпия питательной воды на входе в ПВД , находящийся после питательного насоса, определяется с учетом ее возрастания в результате повышения, давления в насосе, т.е. энтальпия воды после питательного насоса:hпн=hпвд+ кдж/кг
где -повышение энтальпии воды в питательном насосе,
v=-удельный объем воды в питательном насосе , м3/кг.
-0,95 - гидравлический КПД насоса.
hпн= (18,9 - ( 0,6+0,1))0,00111000/0,95 = 21,07 кДж/кг
v=f(18,9;158,8)= 0,0011 м3/кг.
2.1.7 Определяется значение энтальпии и температуры греющего пара и уходящего конденсата на каждом подогревателе.
Энтальпия греющего пара hотб для каждого подогревателя определяется в диаграмме h-s на линии процесса расширения пара в соответствующей точке отбора. Для уходящего конденсата предварительно оценивают его температуру, а затем и энтальпию. В ПНД, где охладители конденсата не ставятся и конденсат уходит без переохлаждения при температуре конденсации:
tк отб=tн отб=f(Pотб) 0С
ПВД при наличии охладителей конденсата: tк отб=tпв входа+7 0С
Затем, по таблицам находятся энтальпии конденсата греющего пара на выходе из подогревателя:
hк отб=f(tк отб;Pотб)
Таблица №6
Pотб1 = 3,026 МПа |
tн1 = 234,33 0С |
hк отб1= 1010,2 кДж/кг |
|
Pотб2 = 1,163 МПа |
tн 2 = 186,56 0С |
hк отб2= 792,03 кДж/кг |
|
Pотб3 = 0,563 МПа |
tн 3 = 156,37 0С |
hк отб3= 659,6 кДж/кг |
|
Pотб4 = 0,326 МПа |
tн 4 = 136,39 0С |
hк отб4= 573,6 кДж/кг |
|
Pотб5 = 0,135 МПа |
tн 5 = 108,24 0С |
hк отб5= 453,7 кДж/кг |
|
Pотб6 = 0,0679 МПа |
tн 6 = 89,2 0С |
hк отб6= 373,5 кДж/кг |
|
Pотб7 = 0,0319 МПа |
tн 7 = 70,62 0С |
hк отб7= 293,01 кДж/кг |
Результаты расчета заносятся в таблицу №7.
2.1.8 Сводная таблица. Исходные данные для решения уравнений теплового баланса
Таблица №7
Параметр |
Способ определения |
Подогреватели |
||||||||||
П7 |
П6 |
Деаэратор |
П5 |
П4 |
П3 |
П2 |
П1 |
ПУ |
ПЭ |
|||
1. Давление, МПа - пара в отборе турбины |
По данным прототипа |
3,25 |
1,25 |
1,25 |
0,605 |
0,35 |
0,145 |
0,073 |
0,0343 |
- |
- |
|
- пара в подогревателе |
3,026 |
1,163 |
0,6 |
0,563 |
0,326 |
0,135 |
0,0679 |
0,0319 |
- |
- |
||
- питательной воды |
Для ПВД Для ПНД |
18,9 |
18,9 |
0,6 |
0,99 |
0,99 |
0,99 |
0,99 |
0,99 |
0,99 |
0,99 |
|
2. Температура 0С - насыщ. греющего пара |
tн=f(Pотб) |
234,33 |
186,56 |
158,84 |
156,37 |
136,39 |
108,24 |
89,2 |
70,62 |
- |
- |
|
- питательной воды на выходе из подогревателя |
tпв вых=tн - 5 С0 |
229,33 |
181,56 |
158,84 |
151,37 |
131,39 |
103,24 |
84,21 |
65,62 |
33,09 |
31,09 |
|
- то же на входе |
tпв вх |
181,56 |
158,84 |
151,37 |
131,39 |
103,24 |
84,21 |
65,62 |
33,09 |
31,09 |
28,59 |
|
- конденсата греющего пара на выходе из подогревателя |
Для ПНД tк отб = f(Pотб) Для ПВД tк отб = tпв вх + 7 |
241,33 |
193,56 |
158,84 |
156,37 |
136,39 |
108,24 |
84,21 |
65,62 |
- |
- |
|
3. Энтальпия кДж/кг - отбираемого пара |
По тепловой диаграмме h-S hотб |
3172,7 |
3370,7 |
3370,7 |
3174,5 |
3051,8 |
2873,1 |
2754,8 |
2645,5 |
- |
- |
|
- пит. воды на выходе из подогревателя |
hпв вых = f(tпв вых;Pпв) |
1011,9 |
800,45 |
670,4 |
638,54 |
552,82 |
433,39 |
353,33 |
275,5 |
139,5 |
131,1 |
|
- то же на входе |
hпв вх |
800,45 |
691,47 |
638,54 |
552,82 |
433,39 |
353,33 |
275,5 |
139,5 |
131,1 |
120,7 |
|
- конденсата греющего пара на выходе из подогревателя |
hк отб = f(tк отб;Pотб) |
1010,2 |
792,03 |
792,03 |
659,6 |
573,6 |
453,7 |
373,5 |
293,01 |
- |
- |
2.2 Расчет подогревателей
Подогреватель №7
Уравнение теплового баланса в конечной форме:
Подогреватель №6
Уравнение теплового баланса в конечной форме:
Деаэратор
Уравнение теплового баланса в конечной форме:
Подогреватель №5
Уравнение теплового баланса в конечной форме:
ПВ = 1,02 - (0,1007+0,035+0,012+0,02)=0,8523
Подогреватель №4
Уравнение теплового баланса в конечной форме:
Подогреватель №3
Уравнение теплового баланса в конечной форме:
Подогреватель №2
Уравнение теплового баланса в конечной форме:
Подогреватель №1
Уравнение теплового баланса в конечной форме:
ОТСЕК |
ОТНОСИТЕЛЬНЫЙ РАСХОД ПАРА ЧЕРЕЗ ОТСЕК |
|
0-1 |
1 |
|
1-2 |
||
2-3 |
||
3-4 |
||
4-5 |
||
5-6 |
||
6-7 |
||
7-8 |
Для каждого отсека на линии процесса в тепловой диаграмме снимается теплоперепад .
Внутренний теплоперепад для каждого отсека:
?НOi1=326
?НOi2=224
?НOi3=196
?НOi4=124
?НOi5=184
?НOi6=118
?НOi7=106
?НOi8=258
Часовой расход пара на турбоагрегат:
- где К - коэффициент утечки пара через наружное уплотнение на переднем конце ЦВД.
- механический КПД и КПД электрогенератора.
Секундный расход пара на турбоагрегат:
Проверяем мощность турбины по соотношению:
Удельный расход пара:
Таблица для определения расхода пара и мощности.
№ |
Расчетная величина |
Отсеки турбины между точками отборов |
Сумма по отсекам |
||||||||
0-1 |
1-2 |
2-3 |
3-4 |
4-5 |
5-6 |
6-7 |
7-8 |
||||
1 |
Относительное количество пара, протекающего через отсек, кг/кг |
1 |
0,8993 |
0,8523 |
0,8233 |
0,7808 |
0,7558 |
0,7309 |
0,6853 |
- |
|
2 |
Внутренний теплоперепад по отсекам, кДж/кг |
326 |
224 |
196 |
124 |
184 |
118 |
106 |
258 |
1536 |
|
3 |
, кДж/кг |
326 |
201,44 |
167,05 |
102,09 |
143,67 |
89,18 |
77,47 |
176,81 |
1283,7 |
|
4 |
Расход по отсекам, кг/с |
134,57 |
121,02 |
114,69 |
110,79 |
105,07 |
101,71 |
98,35 |
92,22 |
- |
|
5 |
Внутренняя мощность по отсекам, кВт |
43871 |
27109 |
22480 |
13739 |
19334 |
12003 |
10426 |
23794 |
172756 |
Удельный расход тепла брутто для турбин с промперегревом:
Мощность, потребляемая электроприводами насосов (питательного и конденсатного):
где - производительность насоса, кг/с;
- повышение давления в насосе, МПа;
= 0,93-0,95 - гидравлический КПД насоса;
= 0,95 - механический КПД насоса;
= 0,98 - КПД электромотора;
= 0,96 - объемный КПД насоса.
Суммарная мощность, потребляемая электродвигателями двух насосов:
Удельный расход тепла нетто:
Абсолютный электрический КПД турбоагрегата:
3. Предварительный расчет паровой турбины
Наименование |
Обознач. |
Размер. |
Обоснование |
Расчет |
|
Регулирующая ступень: одновенечная ступень давления. |
|||||
Средний диаметр облопатывания |
м |
по прототипу |
1 |
||
Оптимальный характеристический коэффициент |
- |
принимается |
0,525 |
||
Окружная скорость на Dср |
и |
м/с |
|||
Абсолютная скорость истечения пара из сопел |
с1 |
м/с |
|||
Располагаемый теплоперепад на соплах |
кДж/кг |
||||
Полный располагаемый теплоперепад на регулирующей ступени |
кДж/кг |
||||
Последняя ступень турбины |
|||||
Средний диаметр облопатыван. |
м |
||||
Окружная скорость |
и |
м/с |
|||
Оптимальный располагаемый теплоперепад ступени |
кДж/кг |
4. Детальный тепловой расчет 12 турбинной ступени
Наименование |
Обознач. |
Размер. |
Обоснование |
Расчет |
|
Расход пара через ступень |
G |
кг/с |
из расчета регенеративной схемы |
135,51 |
|
Число оборотов ротора |
n |
об/мин |
Принимаем |
3000 |
|
Средний диаметр облопатывания |
Dср |
м |
по прототипу |
1,276 |
|
Располагаемый теплоперепад |
кДж/кг |
по h-S диаграмме |
104 |
||
Располагаемый теплоперепад с учетом выходной энергии |
кДж/кг |
(=0) |
104 |
||
Окружная скорость на Dср |
u |
м/с |
|||
Степень реакции на Dср |
- |
Принимается |
0,1 |
||
Располагаемый теплоперепад в соплах |
кДж/кг |
93,6 |
|||
Располагаемый теплоперепад на рабочей решетке |
кДж/кг |
10,4 |
|||
Давление пара за сопловой решеткой |
МПа |
по h-S диаграмме |
1,01 |
||
Начальное давление пара перед ступенью |
МПа |
по h-S диаграмме |
1,325 |
||
Начальная температура пара перед ступенью |
0С |
по h-S диаграмме |
463 |
||
Отношение давлений |
- |
- |
0,76 |
||
Критическое отношение давлений |
- |
0,545 |
|||
Давление пара за рабочей решеткой |
МПа |
по h-S диаграмме |
0,91 |
||
Теоретическая скорость потока на выходе из сопловой решетки |
м/с |
||||
Скорость звука на выходе из сопловой решетки |
а |
м/с |
|||
Число Маха |
|||||
Выходной угол сопловой решетки |
Принимается |
180 |
|||
Профиль сопла |
С-9015А |
по "Атласу профилей" |
С-9015А |
||
Эффективный угол выхода потока из сопла |
180 |
||||
Расчет сопловой решетки (первое приближение) |
|||||
Коэффициент потери скорости в сопловых каналах |
принимается |
0,97 |
|||
Действительная скорость потока на выходе из сопла |
м/с |
||||
Потеря в соплах |
кДж/кг |
5,53 |
|||
Удельный объем пара на выходе из сопла |
м3/кг |
по h-S диаграмме |
0,35 |
||
Высота выходных кромок сопла |
м |
||||
Хорда профиля |
мм |
по Атласу |
51,46 |
||
Шаг сопловой решетки |
мм |
||||
Отношение хорды к высоте выходных кромок. |
- |
- |
|||
Расчет сопловой решетки (второе приближение) |
|||||
Коэффициент профильных потерь |
% |
1,8 |
|||
Коэффициент концевых потерь |
% |
2,8 |
|||
Коэффициент потери энергии на сопловой решетке |
% |
4,6 |
|||
Коэффициент потери скорости в сопловых каналах |
- |
||||
Действительная скорость потока на выходе из соплового канала |
м/с |
||||
Уточненная потеря в соплах |
кДж/кг |
||||
Уточненное значение удельного объема пара на выходе из сопловой решетки. |
м3/кг |
по h-S диаграмме |
0,34 |
||
Уточненное значение высоты выходных кромок сопловых каналов |
м |
||||
Число сопловых каналов |
z1 |
||||
Расчет рабочей решетки (первое приближение) |
|||||
Относительная скорость входа потока на рабочую решетку |
м/с |
с треугольника скоростей |
225,1 |
||
Относительный угол входа потока на рабочую решетку |
- |
с треугольника скоростей |
280 |
||
Коэффициент потери скорости на рабочей решетке |
- |
принимается |
0,97 |
||
Относительная скорость потока на выходе с рабочей решетки |
м/с |
||||
Теоретическая относительная скорость потока на выходе с рабочей решетки |
м/с |
||||
Скорость звука на выходе из рабочей решетки |
м/с |
||||
Число Маха |
- |
||||
Оптимальный относительный угол выхода потока с рабочей решетки |
- |
||||
Профиль рабочей решетки |
Р-3525А |
- |
по атласу |
Р-3525А |
|
Относительный шаг |
- |
по атласу |
0,56 |
||
Угол установки профиля |
- |
по атласу |
820 |
||
Эффективный угол выхода потока из рабочей решетки |
- |
260 |
|||
Выходной угол установки профиля после поворота |
- |
240 |
|||
Входной угол установки профиля |
- |
280 |
|||
Угол установки профиля |
- |
820 |
|||
Эффективный угол выхода потока из рабочей решетки |
- |
260 |
|||
Потеря на рабочих лопатках |
кДж/кг |
||||
Удельный объем пара на выходе из рабочей решетки |
м3/кг |
по h-S диаграмме |
0,32 |
||
Высота выходных кромок рабочих лопаток |
м |
||||
Соотношение высот |
- |
мм |
6 (перекрыш) |
||
Величина |
- |
||||
Степень реакции у корня рабочей лопатки |
- |
||||
Хорда профиля |
мм |
по Атласу |
25,41 |
||
Шаг рабочей решетки |
|
мм |
|||
Отношение хорды к высоте выходных кромок |
|||||
Расчет рабочей решетки (второе приближение) |
|||||
Коэффициент профильных потерь |
% |
6,5 |
|||
Коэффициент концевых потерь |
% |
5,5 |
|||
Поправочный коэффициент профильных потерь, учитывающий удар |
- |
1,25 |
|||
Коэффициент профильных потерь с учетом потери на удар |
- |
8,125 |
|||
Поправочный коэффициент концевых потерь, учитывающий удар |
- |
1,25 |
|||
Коэффициент концевых потерь с учетом потери на удар |
- |
6,875 |
|||
Ширина решетки рабочих лопаток |
мм |
по Атласу |
25 |
||
Поправочный коэффициент концевых потерь, учитывающий перекрыш |
- |
1,01 |
|||
Коэффициент концевых потерь с учетом влияния перекрыши |
- |
||||
Коэффициент потери энергии на рабочей решетке |
- |
||||
Поправочный коэффициент, учитывающий наличие бандажа |
- |
по графику |
1,025 |
||
Поправочный коэффициент, учитывающий наличие угла скоса бандажа |
- |
по графику |
1,05 |
||
Коэффициент потери энергии на рабочей решетке |
- |
||||
Потеря на рабочей решетке |
кДж/кг |
||||
Удельный объем пара на выходе из рабочей решетки |
м3/кг |
по h-S диаграмме |
0,325 |
||
Коэффициент потери скорости на рабочей решетке |
|||||
Относительная скорость потока на выходе с рабочей решетки |
м/с |
||||
Высота выходных кромок рабочих лопаток |
м |
||||
Число рабочих лопаток в решетке |
|||||
Разность окружных составляющих абсолютных скоростей |
м/с |
по треугольнику скоростей |
451,2 |
||
Разность осевых составляющих абсолютных скоростей |
м/с |
по треугольнику скоростей |
106,8-95,2 = 11,6 |
||
Окружная сила, действующая на рабочую лопатку |
Н |
||||
Осевая сила от динамического воздействия потока |
Н |
||||
Осевая сила от статической разности давлений на рабочей решетке при наличии реакции |
Н |
||||
Полная осевая сила |
Н |
||||
Полная сила, действующая на рабочую лопатку |
Р |
Н |
|||
Момент сопротивления профиля корневого сечения |
см3 |
по атласу |
0,168 |
||
Напряжение изгиба в корневом сечении |
Н/см2 |
||||
Пересчет хорды профиля |
cм |
39,74 |
|||
Шаг рабочей решетки |
|
мм |
22,25 |
||
Отношение хорды к высоте выходных кромок |
- |
- |
0,36 |
||
Число рабочих лопаток в решетке |
- |
180 |
|||
Окружная сила, действующая на рабочую лопатку |
Н |
339,68 |
|||
Осевая сила от динамического воздействия потока |
Н |
8,73 |
|||
Осевая сила от статической разности давлений на рабочей решетке при наличии реакции |
Н |
24,47 |
|||
Полная осевая сила |
Н |
33,2 |
|||
Полная сила, действующая на рабочую лопатку |
Р |
Н |
341,3 |
||
Момент сопротивления профиля корневого сечения |
см3 |
0,64 |
|||
Напряжение изгиба в корневом сечении |
Н/см2 |
3850 |
2933 |
||
Потеря с выходной скоростью |
кДж/кг |
4,3 |
|||
Окружной теплоперепад |
кДж/кг |
90,6 |
|||
90,42 |
|||||
Окружной КПД |
- |
0,87 |
|||
Потеря от парциальности впуска |
кДж/кг |
т. к. =1 то =0 |
0 |
||
Мощность теряемая на трение и вентиляцию |
кВт |
47,65 |
|||
Потеря на трение и вентиляцию |
кДж/кг |
0,35 |
|||
Зазор в уплотнениях |
м |
Принимается по рекомендациям [1]. |
0,0003 |
||
Диаметр вала в месте его прохода через диафрагму |
d |
м |
Оценивается ориентировочно по прототипу |
0,42 |
|
Число уплотняющих ножей |
Z |
шт |
Принимается по рекомендациям [1]. |
7 |
|
Потеря пара от утечки пара через уплотнение диафрагмы |
кДж/кг |
0,206 |
|||
Внутренний теплоперепад без учёта потери влажности |
кДж/кг |
89,04 |
|||
Внутренний КПД ступени |
- |
0,856 |
5. Детальный тепловой расчет 13, 14, 15 турбинных ступеней
Наименование |
Обознач. |
Размер. |
Обоснование |
Номера ступеней |
|||
13 |
14 |
15 |
|||||
Расход пара через ступень |
G |
кг/с |
из расчета регенеративной схемы |
135,51 |
|||
Число оборотов ротора |
n |
об/мин |
Принимаем |
3000 |
|||
Средний диаметр облопатывания |
Dср |
м |
по прототипу |
1,284 |
1,292 |
1,3 |
|
Располагаемый теплоперепад |
кДж/кг |
по h-S диаграмме |
98 |
77 |
62 |
||
Располагаемый теплоперепад с учетом выходной энергии |
кДж/кг |
101,3 |
79,56 |
64,6 |
|||
Окружная скорость на Dср |
u |
м/с |
201,7 |
202,9 |
204,2 |
||
Степень реакции на Dср |
- |
Принимается |
0,2 |
0,25 |
0,3 |
||
Располагаемый теплоперепад в соплах |
кДж/кг |
81,04 |
59,67 |
45,22 |
|||
Располагаемый теплоперепад на рабочей решетке |
кДж/кг |
20,26 |
19,89 |
19,38 |
|||
Давление пара за сопловой решеткой |
МПа |
по h-S диаграмме |
0,68 |
0,5 |
0,375 |
||
Начальное давление пара перед ступенью |
МПа |
по h-S диаграмме |
0,92 |
0,6 |
0,465 |
||
Начальная температура пара перед ступенью |
0С |
по h-S диаграмме |
414 |
362 |
328 |
||
Отношение давлений |
- |
- |
0,74 |
0,78 |
0,81 |
||
Критическое отношение давлений |
- |
0,546 |
|||||
Давление пара за рабочей решеткой |
МПа |
по h-S диаграмме |
0,6 |
0,465 |
0,35 |
||
Теоретическая скорость потока на выходе из сопловой решетки |
м/с |
402,4 |
345,2 |
300,6 |
|||
Удельный объем пара на выходе из ступени |
V1t |
м3/кг |
по h-S диаграмме |
0,475 |
0,518 |
0,55 |
|
Скорость звука на выходе из сопловой решетки |
а |
м/с |
647,9 |
580,2 |
517,8 |
||
Число Маха |
- |
0,62 |
0,58 |
0,57 |
|||
Выходной угол сопловой решетки |
- |
принимается |
150 |
150 |
170 |
||
Профиль сопла |
- |
- |
по "Атласу профилей" |
С - 9015А |
С - 9015А |
С - 9015А |
|
Эффективный угол выхода потока из сопла |
- |
150 |
150 |
170 |
|||
Расчет сопловой решетки (первое приближение) |
|||||||
Коэффициент потери скорости в сопловых каналах |
принимается |
0,97 |
0,97 |
0,97 |
|||
Действительная скорость потока на выходе из сопла |
м/с |
390,33 |
334,84 |
291,58 |
|||
Потеря в соплах |
кДж/кг |
4,79 |
3,52 |
2,67 |
|||
Удельный объем пара на выходе из сопла |
м3/кг |
по h-S диаграмме |
0,425 |
0,51 |
0,54 |
||
Высота выходных кромок сопла |
м |
0,141 |
0,196 |
0,205 |
|||
Хорда профиля |
мм |
по атласу |
51,46 |
51,46 |
51,46 |
||
Шаг сопловой решетки |
мм |
38,59 |
38,59 |
39,1 |
|||
Отношение хорды к высоте выходных кромок. |
- |
- |
0,27 |
0,252 |
0,191 |
||
Расчет сопловой решетки (второе приближение) |
|||||||
Коэффициент профильных потерь |
% |
2,6 |
2,45 |
2,3 |
|||
Коэффициент концевых потерь |
% |
2 |
2 |
2 |
|||
Коэффициент потери энергии на сопловой решетке |
% |
4,6 |
4,45 |
4,3 |
|||
Коэффициент потери скорости в сопловых каналах |
- |
0,977 |
0,977 |
0,978 |
|||
Действительная скорость потока на выходе из соплового канала |
м/с |
393,14 |
337,26 |
293,98 |
|||
Уточненная потеря в соплах |
кДж/кг |
3,73 |
2,65 |
1,94 |
|||
Уточненное значение удельного объема пара на выходе из сопловой решетки. |
м3/кг |
по h-S диаграмме |
0,418 |
0,5 |
0,53 |
||
Уточненное значение высоты выходных кромок сопловых каналов |
м |
0,138 |
0,191 |
0,204 |
|||
Число сопловых каналов |
z1 |
104 |
105 |
106 |
|||
Расчет рабочей решетки (первое приближение) |
|||||||
Относительная скорость входа потока на рабочую решетку |
м/с |
с треугольника скоростей |
204,5 |
150 |
108,9 |
||
Относительный угол входа потока на рабочую решетку |
- |
с треугольника скоростей |
29 |
34 |
43 |
||
Коэффициент потери скорости на рабочей решетке |
- |
принимается |
0,97 |
0,97 |
0,97 |
||
Относительная скорость потока на выходе с рабочей решетки |
м/с |
278,27 |
242 |
218,16 |
|||
Теоретическая относительная скорость потока на выходе с рабочей решетки |
м/с |
286,88 |
249,5 |
224,9 |
|||
Скорость звука на выходе из рабочей решетки |
м/с |
608,7 |
559,6 |
500,25 |
|||
Число Маха |
- |
0,47 |
0,45 |
0,45 |
|||
Оптим. относительный угол выхода потока с рабочей решетки |
- |
200 |
200 |
200 |
|||
Профиль рабочей решетки |
- |
- |
по атласу |
Р - 3021А |
Р - 3525А |
Р - 3525А |
|
Относительный шаг |
- |
по атласу |
0,6 |
0,6 |
0,61 |
||
Угол установки профиля |
- |
по атласу |
780 |
770 |
770 |
||
Эффективный угол выхода потока из рабочей решетки |
- |
19,70 |
21,80 |
220 |
|||
Выходной угол установки профиля после поворота |
- |
200 |
200 |
200 |
|||
Входной угол установки профиля |
- |
300 |
340 |
430 |
|||
Угол установки профиля |
- |
780 |
770 |
770 |
|||
Эффективный угол выхода потока из рабочей решетки |
- |
19,70 |
21,80 |
220 |
|||
Потеря на рабочих лопатках |
кДж/кг |
2,43 |
1,84 |
1,49 |
|||
Удельный объем пара на выходе из рабочей решетки |
м3/кг |
по h-S диаграмме |
0,465 |
0,53 |
0,54 |
||
Высота выходных кромок рабочих лопаток |
м |
0,166 |
0,198 |
0,219 |
|||
Соотношение высот |
- |
мм |
28 |
7 |
15 |
||
Величина |
- |
7,73 |
6,52 |
5,94 |
|||
Степень реакции у корня рабочей лопатки |
- |
- 0,057 |
- 0,048 |
- 0,012 |
|||
Хорда профиля |
мм |
по атласу |
25,63 |
25,41 |
25,41 |
||
Шаг рабочей решетки |
|
мм |
15,38 |
15,25 |
15,5 |
||
Отношение хорды к высоте выходных кромок |
- |
- |
0,154 |
0,123 |
0,116 |
||
Расчет рабочей решетки (второе приближение) |
|||||||
Коэффициент профильных потерь |
% |
5,8 |
4,2 |
4 |
|||
Коэффициент концевых потерь |
% |
5 |
4,5 |
4 |
|||
Поправочный коэффициент профильных потерь, учитывающий удар |
- |
- |
- |
1,3 |
|||
Коэффициент профильных потерь с учетом потери на удар |
- |
- |
- |
5,2 |
|||
Поправочный коэффициент концевых потерь, учитывающий удар |
- |
- |
- |
1,8 |
|||
Коэффициент концевых потерь с учетом потери на удар |
- |
- |
- |
7,2 |
|||
Ширина решетки рабочих лопаток |
мм |
по Атласу |
25 |
25 |
25 |
||
Поправочный коэффициент концевых потерь, учитывающий перекрыш |
- |
1,05 |
1,01 |
1,01 |
|||
Коэффициент концевых потерь с учетом влияния перекрыши |
- |
5,25 |
4,545 |
7,27 |
|||
Коэффициент потери энергии на рабочей решетке |
- |
11,05 |
8,745 |
12,47 |
|||
Поправочный коэффициент, учитывающий наличие бандажа |
- |
по графику |
1,02 |
1,03 |
1,035 |
||
Поправочный коэффициент, учитывающий наличие угла скоса бандажа |
- |
по графику |
- |
- |
- |
||
Коэффициент потери энергии на рабочей решетке |
- |
11,27 |
9,01 |
12,9 |
|||
Потеря на рабочей решетке |
кДж/кг |
4,64 |
2,8 |
3,26 |
|||
Удельный объем пара на выходе из рабочей решетки |
м3/кг |
по h-S диаграмме |
0,46 |
0,52 |
0,535 |
||
Коэффициент потери скорости на рабочей решетке |
0,994 |
0,954 |
0,992 |
||||
Относительная скорость потока на выходе с рабочей решетки |
м/с |
268,6 |
238 |
208,24 |
|||
Высота выходных кромок рабочих лопаток |
м |
0,171 |
0,196 |
0,227 |
|||
Число рабочих лопаток в решетке |
- |
262 |
266 |
264 |
|||
Разность окружных составляющих абсолютных скоростей |
м/с |
по треугольнику скоростей |
432,7 |
349,7 |
301,2 |
||
Разность осевых составляющих абсолютных скоростей |
м/с |
по треугольнику скоростей |
13,8 |
12,4 |
3,2 |
||
Окружная сила, действующая на рабочую лопатку |
Н |
223,8 |
178,15 |
154,6 |
|||
Осевая сила от динамического воздействия потока |
Н |
7,14 |
6,32 |
1,64 |
|||
Осевая сила от статической разности давлений на рабочей решетке при наличии реакции |
Н |
210,4 |
104,6 |
87,9 |
|||
Полная осевая сила |
Н |
217,54 |
110,92 |
89,54 |
|||
Полная сила, действующая на рабочую лопатку |
Р |
Н |
312,1 |
209,86 |
178,65 |
||
Момент сопротивления профиля корневого сечения |
см3 |
по атласу |
0,234 |
0,168 |
0,168 |
||
Напряжение изгиба в корневом сечении |
Н/см2 |
3850 |
11403 |
12242 |
12069 |
||
Пересчет хорды профиля |
cм |
41,11 |
45,31 |
45 |
|||
Шаг рабочей решетки |
|
мм |
24,7 |
27,2 |
27 |
||
Отношение хорды к высоте выходных кромок |
- |
- |
0,24 |
0,231 |
0,198 |
||
Число рабочих лопаток в решетке |
- |
163 |
149 |
151 |
|||
Окружная сила, действующая на рабочую лопатку |
Н |
359,7 |
318 |
270,3 |
|||
Осевая сила от динамического воздействия потока |
Н |
11,5 |
11,27 |
2,87 |
|||
Осевая сила от статической разности давлений на рабочей решетке при наличии реакции |
Н |
135,16 |
71,97 |
70,48 |
|||
Полная осевая сила |
Н |
146,7 |
83,24 |
73,35 |
|||
Полная сила, действующая на рабочую лопатку |
Р |
Н |
388,5 |
328,7 |
280,1 |
||
Момент сопротивления профиля корневого сечения |
см3 |
0,96 |
0,95 |
0,93 |
|||
Напряжение изгиба в корневом сечении |
Н/см2 |
3850 |
3460 |
3391 |
12069 |
||
Потеря с выходной скоростью |
кДж/кг |
5,1 |
2,9 |
2,6 |
|||
Окружной теплоперепад |
кДж/кг |
87,35 |
70,01 |
58,8 |
|||
87,27 |
70,95 |
59,8 |
|||||
Окружной КПД |
- |
0,86 |
0,87 |
0,91 |
|||
Потеря от парциальности впуска |
кДж/кг |
т. к. =1 то =0 |
0 |
0 |
0 |
||
Мощность теряемая на трение и вентиляцию |
кВт |
36,98 |
32,81 |
32,43 |
|||
Потеря на трение и вентиляцию |
кДж/кг |
0,27 |
0,24 |
0,24 |
|||
Зазор в уплотнениях |
м |
Принимается по рекомендациям [1]. |
0,0003 |
0,0003 |
0,0003 |
||
Диаметр вала в месте его прохода через диафрагму |
d |
м |
Оценивается ориентировочно по прототипу |
0,42 |
0,42 |
0,42 |
|
Число уплотняющих ножей |
Z |
шт |
Принимается по рекомендациям [1]. |
7 |
7 |
7 |
|
Потеря пара от утечки пара через уплотнение диафрагмы |
кДж/кг |
0,154 |
0,087 |
0,061 |
|||
Внутренний теплоперепад без учёта потери влажности |
кДж/кг |
87,41 |
70,88 |
56,5 |
|||
Внутренний КПД ступени |
- |
0,86 |
0,89 |
0,87 |
Расчеты на прочность деталей турбины
Наименование величины |
Обозначение |
Размерность |
Формула или обоснование |
Расчет. |
|
Расчет на прочность пера рабочей лопатки 12 ступени |
|||||
Напряжение изгиба в корневом сечении |
|
(из детального теплового расчета турбинной ступени) |
2933 |
||
Допустимое значение изгибного напряжения в корневом сечении лопатки |
|
По рекомендациям [3] при степени парциальности впуска |
3850 |
||
Площадь профиля в любом сечении (табличное значение) |
Fтабл |
м2 |
Из «Атласа турбинных профилей» |
0,000162 |
|
Плотность материала, принятого для изготовления лопаток |
|
Принимается легированная сталь марки 15Х12ВМФ. |
7850 |
||
Предел текучести данной марки стали |
МПа |
Из справочника при t = 5500С |
450 |
||
Высота выходных кромок рабочих лопаток |
м |
Из детального теплового расчета 12 ступени |
0,11 |
||
Угловая скорость вращения лопатки |
1/сек |
|
|
||
Радиус центра тяжести массы пера лопатки (для рабочей лопатки с постоянным по высоте профилем) |
r |
м |
|
||
Центробежная сила собственной массы пера лопатки |
С |
н |
|
||
Расчет бандажной ленты, шипов лопатки и связной проволоки |
|||||
Плотность материала бандажной ленты |
|
Принимается легированная сталь марки 15Х12ВМФ. |
7850 |
||
Предел текучести данной марки стали |
МПа |
Из справочника при t = 5500С |
450 |
||
Ширина бандажной ленты |
Вб |
м |
Соответствует ширине рабочей лопатки |
0,025 |
|
Толщина бандажной ленты |
м |
Принимается |
0,004 |
||
Линейные размеры шипа рабочей лопатки |
а |
м |
Принимается |
0,020 |
|
d |
м |
Принимается |
0,010 |
||
Радиус, на котором находится центр тяжести массы расчетного участка (соответствует положению средней линии по толщине бандажной ленты) |
rб |
м |
|
||
Длина дуги рассматриваемого участка бандажной ленты |
tб |
м |
|
||
Угловая скорость вращения участка бандажа |
1/сек |
|
|
||
Центробежная сила расчетного участка бандажной ленты |
Сб |
н |
|
||
Изгибающий момент от центробежной силы в местах заделки, то есть в сечении MN |
Мб |
н*м |
|
|
|
Момент сопротивления в этом сечении |
Wб |
м3 |
|
||
Напряжение изгиба |
МПа |
|
|||
Напряжение разрыва, возник. на шипе под действием центробежной силы массы бандажной ленты, приходящееся на один шип |
МПа |
|
|||
Напряжение растяжения в расчетном сечении |
МПа |
|
|
||
Напряжение изгиба в корневом сечении |
МПа |
Из детального теплового расчета 12 ступени |
29,33 |
||
Запас прочности |
n |
- |
Принимается |
1,7 |
|
Условие прочности пера лопатки: : 29,33 + 22,6 = 51,96 МПаМПа - условие выполняется |
|||||
Оценка прочности производится по соотношениям: Соответственно ; - условия выполняются; |
|||||
Расчет хвоста рабочей лопатки (Т - образный хвост) |
|||||
На эскизе принимаем следующие обозначения и соотношения: RH=KG=d=0,65b=0,01625; AB=DC=С=0,35b=0,00875; LQ=b=0,025; AD=BC=h3=0,35b=0,00875; FB=h2=0,3b=0,0075; NQ=ML=h1= 0,3b=0,0075. |
|||||
Определим радиус, на котором находится центр тяжести массы каждого из расчетных сечений: MNOL, АВ, КА и BG, AD и BC - для каждого участка принимаем условие, что центр тяжести расчетного сечения лежит на его среднем радиусе |
|||||
r1ср |
- |
м |
По прототипу |
0,943 |
|
r2ср |
- |
м |
По прототипу |
0,939 |
|
r3ср |
- |
м |
По прототипу |
0,934 |
|
Размер каждого участка по окружности равен шагу рабочих лопаток на данном радиусе. |
|||||
t1 |
- |
м |
|
|
|
t2 |
- |
м |
|
|
|
t3 |
- |
м |
|
|
|
Плотность материала хвоста лопатки |
|
Принимается легированная сталь марки 15Х12ВМФ. |
7850 |
||
Угловая скорость вращения хвоста лопатки |
1/сек |
|
|
||
Центробежная сила участка MNOL |
С1х |
н |
|
0,025*0,0075*0,0329*7850*3142*0,934 = 4459,4 |
|
Центробежная сила участка EFBA |
СII х |
м2 |
|
0,00875*0,0075*0,0328*7850*3142*0,939 = 1564,36 |
|
Центробежная сила участка ABCD |
СIII х |
м2 |
|
0,00875*0,00875*0,0326*7850*3142*0,935= 1813,96 |
|
Центробежная сила участка KGHR |
СIV х |
м2 |
|
0,01625*0,00875*0,0326*7850*3142*0,935 = 3354,4 |
|
Площадь сечения АВ |
f1 |
м2 |
|
|
|
Напряжение растяжения в сечении АВ |
МПа |
|
|
||
Площадь сечениях АD и ВС |
f2 |
м2 |
АD =ВС = h3*t3 |
||
Напряжение среза в сечении АD и ВС |
МПа |
|
|
||
Площадь сечениях KA и ВG |
f3 |
м2 |
KA =ВG = (d - c)*t2 /2 |
(0,01625 - 0,00875)*0,0328/2 = 1,23*10-4 |
|
Напряжение смятия в сечении АВ |
МПа |
|
|
||
Допустимые напряжения: |
|||||
На растяжение |
МПа |
, где n = 1,7 |
- выполняется; |
||
На срез |
МПа |
|
- выполняется; |
||
На смятие |
МПа |
|
- выполняется |
||
Расчет рабочих лопаток на вибрацию |
|||||
Высота выходной кромки рабочей лопатки |
м |
Из детального теплового расчета 12 ступени |
0,11 |
||
Площадь профиля в любом сечении (при перерасчете профиля) |
F |
м2 |
Из «Атласа турбинных профилей» |
0,000162 |
|
Момент инерции сечения лопатки (табличное значение) |
Iххт |
м4 |
Из «Атласа турбинных решеток» |
0,00000000131 |
|
Модуль упругости металла хвоста рабочей лопатки |
Е |
МПа |
Из справочника |
190000 |
|
Плотность материала хвоста лопатки |
|
Принимается легированная сталь марки 15Х12ВМФ. |
7850 |
||
Статическая частота собственных колебаний для пакета, скрепленного бандажной лентой |
Гц |
|
|
||
Параметр |
В |
- |
|
|
|
Дин. частота собств. колебаний с учетом влияния центробежных сил, возникающих в пере лопатки при вращении ротора |
Гц |
|
|
||
Условие резонанса: , где К = 1, 2, 3, 4… - любое целое число; |
|||||
Динамическая частота собственных колебаний |
Гц |
|
|
||
Динамическая частота собственных колебаний |
Гц |
|
|
||
Динамическая частота собственных колебаний |
Гц |
|
|
||
Динамическая частота собственных колебаний |
Гц |
|
|
||
Динамическая частота собственных колебаний |
Гц |
|
|
||
Динамическая частота собственных колебаний |
Гц |
|
|
||
Динамическая частота собственных колебаний |
Гц |
|
|
||
По данным расчетным значениям строится диаграмма резонансных чисел оборотов и находятся точки пересечения резонансных лучей (при К = 1, 2, 3 и т. д.) и кривой = f (nc) |
|||||
Проверка надежности работы лопаточного венца с лопатками постоянного профиля: Условие - данная дробь не должна находится в пределах, ограниченных данным двойным неравенством - условие выполняется |
|||||
Расчет на прочность обода диска с Т - образным хвостом |
|||||
Действующие силы |
|||||
Половина суммарной центробежной силы, развиваемой массой лопатки с бандажной лентой |
Св |
н |
0,5*(С + СБ + СIx + CIIx + CIVx) |
0,5*(2802 + 860,7 + 4459,4 + 1564,36 + 3354,4) = 6520,43 |
|
Окружной размер |
t1 |
м |
|
||
Окружной размер (сечение GK) |
t2 |
м |
|
||
Плотность стали обода диска |
|
Принимается легированная сталь марки 20Х3МВФ. |
7790 |
||
Предел текучести данной марки стали |
МПа |
Из справочника при t = 5000С |
610 |
||
Угловая скорость вращения обода диска |
1/сек |
|
|
||
Центробежная сила массы участка обода ABDE |
С1 |
н |
АЕ*АВ* t1*, где сечение АЕ = сечению BG, АВ = h2 (из расчета хвоста); |
0,00375*0,0075*0,0329*7790*3142*0,943 = 670,19 |
|
Центробежная сила массы участка обода GDFK |
СII |
н |
GK*GD*t2*, где GK == 2,7*АЕ = 2,7*BG = 2,7*0,00375 = 0,01012 |
0,01012*0,01625*0,0328*7790*3142*0,939 = 3890,18 |
|
Момент сопротивления расчетного сечения GK |
W |
м3 |
|
||
Напряжение изгиба в расчетном сечении GK |
МПа |
|
|
||
Напряжение растяжения в том же сечении |
МПа |
|
|
||
Суммарное напряжение в наиболее опасной точке G |
МПа |
+ |
48,15+33,4 = 81,53 |
||
Допустимое значение напряжения для выбранной 20Х3МВФ марки стали |
МПа |
, при n = 2,2 |
|||
Условие прочности обода диска: - условие выполняется; |
|||||
Расчет на прочность корпуса турбины |
|||||
Внутренний диаметр корпуса ЦСД в районе расчитанных ступеней (12, 13, 14, 15 ступени) |
Dв |
м |
Принимается ориентировочно по чертежу |
2,1 |
|
Толщина стенки корпуса |
м |
Принимается ориентировочно |
0,2 |
||
Коэффициент |
- |
|
|
||
Поскольку , то относительная толщина стенки мала, тогда: |
|||||
Избыточное давление в корпусе в районе расчитанных ступеней (12, 13, 14, 15 ступени) |
МПа |
Рср - Рбар, где: Рср = усредненное давление на данном участке проточной части: (9+4,15)/2 = 6,75 МПа; Рбар = 0,1 МПа; |
0,8375 - 0,1 = 0,7375 |
||
Напряжение в стенке |
МПа |
|
|
||
Плотность стали расчетного участка ЦВД |
|
Принимается легированная сталь марки 20ХМЛ |
7820 |
||
Предел текучести данной марки стали |
МПа |
Из справочника при tср = 3700С |
300 |
||
Допустимое напряжение материала корпуса |
МПа |
|
|
||
Условие прочности расчетного участка корпуса ЦВД: - условие выполняется; |
|||||
Расчет на прочность фланцевых соединений |
|||||
Рекомендуемые основные отношения: t = (1,5-1,7)*d = 0,32м; m = (1-1,5)*d = 0,25м; |
|||||
Наружный диаметр болта или шпильки |
dб |
м |
d - 5 мм |
0,2 - 0,005 = 0,195 |
|
Сила, стремящаяся отделить одну полку фланца от другой на длине шага фланцевого соединения t |
F |
Мн |
|
||
Положение линии действия силы Q |
z/ |
м |
, где Y = 0,18 - выбирается из условия, что Y должна лежать между точками а и g |
||
Условие равновесия сил, действующих на расчетном участке: Q + F - P = 0; |
|||||
Сила затяга болта |
Р |
Мн |
Q + F = |
|
|
Изгибающий момент в сечении О - О |
Мизг |
Мн*м |
F*n |
0,248*0,27 = 0,067 |
|
Площадь поперечного сечения болта (шпильки) |
Fб |
м2 |
, где Rб - внутренний радиус резьбы болта |
3,14*0,0942 = 0,028 |
|
Напряжение в металле болта (шпильки) |
МПа |
Р/Fб |
3,53/0,028 = 126,1 |
||
Напряжение изгиба при раскрытии фланца |
МПа |
|
|
||
Плотность стали болта (шпильки) |
|
Принимается легированная сталь марки Ст. 45 |
7850 |
||
Предел текучести данной марки стали |
МПа |
Из справочника |
250 |
||
Для литых стальных деталей корпусов турбин при (t = 3700С - внутри корпуса ЦСД, а поскольку сам корпус имеет значительную толщину, а так же шпилька фланцевого соединения находится на некотором расстоянии от корпуса, то принимаем ) рекомендуется: - условие прочности выполняется; |
|||||
Поскольку болт (шпилька) работает при относительно невысокой температуре металла , то явление релаксации напряжений в расчете можно не учитывать. |
Эскиз узла лопатки
Эскиз Т образного хвоста
Диаграмма резонансных чисел оборотов
Вывод: резонанс в данном пакете лопаток отсутствует т.к. отсутствуют пересечения кривой динамической частоты собственных колебаний V=f(n) с резонансными лучами.
К расчету на прочность фланцевого соединения
паровая турбина привод электрогенератор
Список использованной литературы:
Марочек В.И., Башаров Ю.Д., Попов Н.Н. Проектирование паротурбинных агрегатов. Тепловые расчеты: Учеб. пособие /ДВГТУ. - Владивосток, 1994.-100 с.
Марочек В.И., Попов Н.Н. Проектирование паротурбинных. Расчет на прочность деталей паровых турбин: Учеб. пособие /ДВГТУ. - Владивосток, 1999.-30 с.
Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара.
Атлас профилей решеток осевых турбин.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Паровая турбина как один из видов тепловых двигателей, использующих энергию водяного пара: знакомство с конструкцией, рассмотрение основных преимуществ работы. Общая характеристика путей повышения КПД паровой турбины. Особенности турбины Парсонса.
презентация [1,1 M], добавлен 11.02.2015Определение работы расширения (располагаемый теплоперепад в турбине). Расчет процесса в сопловом аппарате, относительная скорость при входе в РЛ. Расчет на прочность хвостовика, изгиб зуба. Описание турбины приводного ГТД, выбор материала деталей.
курсовая работа [382,6 K], добавлен 19.07.2010Разработка конструкции и построение одноцилиндровой однопоточной турбины высокого давления типа ВК-50-1. Расчет двухвенечной регулирующей ступени и располагаемые теплоперепады в ее решетках. Каталог профилей лопаток и вычисление опорного подшипника.
курсовая работа [3,6 M], добавлен 28.04.2011Расчет тепловой схемы турбоагрегата, величины расхода пара на турбину, регулирующей ступени, диска и лопаток последней ступени. Построение треугольников скоростей ступеней ЦВД. Изучение процесса расширения пара, технических показателей турбоустановки.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 04.04.2012Расчет закрутки последней ступени. Профилирование рабочей лопатки по результатам расчета закрутки. Геометрические характеристики профиля турбинной лопатки. Проектирование и расчет елочного хвостовика. Расчет критического числа оборотов ротора турбины.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 22.11.2009Термогазодинамический расчет двигателя, выбор и обоснование параметров. Согласование параметров компрессора и турбины. Газодинамический расчет турбины и профилирование лопаток РК первой ступени турбины на ЭВМ. Расчет замка лопатки турбины на прочность.
дипломная работа [1,7 M], добавлен 12.03.2012Понятие и характеристика паровой турбины. Особенности конструкции и предназначение паровой турбины. Анализ расчета внутренних потерь и схемы работы теплофикационной турбины и последовательность расчета ступеней давления. Эксплуатация турбинной установки.
курсовая работа [696,1 K], добавлен 25.03.2012Построение процесса расширения турбины. Определение экономической мощности и оценка расхода пара. Расчет нерегулируемых ступеней и их теплоперепадов. Нахождение предельной мощности и числа выхлопов. Оценка эффективных углов последних ступеней отсеков.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 13.02.2015Паровая турбина как один из элементов паротурбинной установки. Типы паровых турбин, их предназначение для обеспечения потребителей тепла тепловой энергией. Паровая турбина и электрогенератор как составляющие турбоагрегата. Турбины конденсационного типа.
реферат [2,4 M], добавлен 03.06.2010Исследование принципа действия активной многоступенчатой турбины с двумя степенями скорости. Анализ целесообразности создания многоступенчатых турбин. Тепловой расчет паровой турбины с одной активной ступенью. Определение скорости пара в горловине сопла.
контрольная работа [431,1 K], добавлен 09.04.2016