Конденсационная паровая турбина типа К-6-4
Расчётный режим работы турбины. Частота вращения ротора. Расчет проточной части многоступенчатой паровой турбины с сопловым регулированием. Треугольники скоростей и потери в решётках регулирующей ступени. Определение размеров патрубков отбора пара.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 13.01.2016 |
| Размер файла | 2,2 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.
107.Окружнаясоставляющаяскорости
c1u = c1cosб1 = 297,339cos11? = 291,882 м/с;
108.Окружная составляющая скорости
c2u = c2cosб2 = 43,073cos(-85,090) = 3,719 м/с;
109.Кинематическая вязкость пара н2 = 3,76010-6 м2/c;
110.Число Рейнольдса:
Reu = u2(d2-l2)/2н2 = 149,304(0,9505-0,0145)/23,76010-6 = 18583606,735;
111.Относительный зазор между диском и диафрагмой
B = 2S/(d2-l2) = 20,008/(0,9505-0,0145) = 0,0171, при S = 0,008;
112.Коэффициент трения kтр = 0,0006;
113.Относительные потери энергии на трение диска
отр = kтрd22x3/f1 = 0,00060,950520,4503/0,0032 = 0,0338;
114.Осевая длина свободных поверхностей диска ?B - не вычисляем;
115.Диаметр свободных поверхностей диска d - не вычисляем;
116.Относительные потери энергии на трение свободных поверхностей диска
отр' = а ?В х3/f1 - не вычисляем;
117.Часть неактивной дуги, занятая противовентиляционным кожухом
ек = 1- е = 1-0,475 = 0,525;
118.Относительная потеря на вентиляцию в парциальной ступени
ов = Кв (1- е-0,5 ек) x3/ (еsinб1)= 0,065(1-0,475- -0,50,525)0,4503/(0,475sin11) = 0,0171;
119.Число групп сопел zcc=1 (принимаем);
120.Относительная потеря энергии на концах сегментов сопел
осегм = 0,25b2l2xzccзu/f1= 0,250,0200,01450,45010,793/0,0032 = 0,008;
121. Коэффициент Ky'=1,300 (по опытным данным).
122.Относительная потеря энергии от утечек (подсоса) пара через корневые зазоры
оу'=kyзu?Gу'е/G = 1,3000,7920,1150,475/6,025= 0,0094;
123.Относительная потеря энергии от утечек (подсоса) пара через периферийные зазоры ступени с бандажом
оу'' = зu?Gу''/G = 0,7920,727/6,025 = 0,096;
124.Коэффициент a1=0;
125.Относительная потеря энергии от утечек через периферийные зазоры в ступени без бандажа рабочих лопаток оy'' = a1 (д/l2)0,7 = 0;
126.Коэффициент а2 = 0,4…0,9. Принимаем а2 = 0,5;
127.Влажность пара перед ступенью y0 = 0;
128.Влажность пара за ступенью y2 = 0;
129.Относительная потеря энергии от влажности вл = а2 (y0-y2)/2 = 0;
130.Сумма дополнительных относительных потерь энергии в ступени
?одоп=отр+ое+осегм+оу''+оу'+овл=0,00338+0,008+0,0171+0,0094+0,09=0,16;
131.Сумма дополнительных потерь энергии в ступени
??hдоп = h0?одоп = 51,1510,164 = 9,042 кДж/кг;
132.Относительный внутренний к.п.д. ступени
з0i = зu-??hдоп/hp = 0,792-9,042/54,279 = 0,626;
133.Потеря энергии с выходной скоростью hc2 (1-мi) = 0,928(1-0,940) = 0,056 кДж/кг;
134.Энтальпия пара перед следующей ступенью
i0(i+1)* = i2+ hc2 (1-мi)+??hдоп = 3116,718+0,056+9,042 = 3125,815 кДж/кг;
135.Внутренний перепад энтальпий в ступени
hi = i0(i)*-i0(i+1)* = 3160,664-3125,815 = 34,849 кДж/кг;
136.Внутренняя мощность ступени
Ni = Ghi = 6,02534,849 = 209,963 кВт.
Детальный расчёт всех ступеней давления выполняется с помощью ЭВМ и результаты расчёта заносятся в таблицу 5.
Таблица 5 - Детальный тепловой расчёт нерегулируемых ступеней давления
3.7 Треугольники скоростей нерегулируемых ступеней
Рисунок 12 - Треугольники скоростей первой ступени давления
Рисунок 13 - Треугольники скоростей второй ступени давления
Рисунок 14 - Треугольники скоростей третьей ступени давления
Рисунок 15 - Треугольники скоростей четвертой ступени давления
Рисунок 16 - Треугольники скоростей пятой ступени давления
Рисунок 17 - Треугольники скоростей шестой ступени давления
Рисунок 18 - Треугольники скоростей седьмой ступени давления
Рисунок 19 - Треугольники скоростей восьмой ступени давления
Рисунок 20 - Треугольники скоростей девятой ступени давления
Рисунок 21 - Треугольники скоростей десятой ступени давления
Рисунок 22 - Треугольники скоростей одиннадцатой ступени давления
Рисунок 23 - Треугольники скоростей двенадцатой ступени давления
Рисунок 24 - Треугольники скоростей тринадцатой ступени давления
Рисунок 25 - Треугольники скоростей четырнадцатой ступени давления
Рисунок 26 - Треугольники скоростей пятнадцатой ступени давления
Рисунок 27 - Треугольники скоростей шестнадцатой ступени давления
Рисунок 28 - Треугольники скоростей семнадцатой ступени давления
3.8 Тепловой процесс в i, s - диаграмме промежуточной нерегулируемой ступени
Тепловой процесс строим для восьмой нерегулируемой ступени.
1) Энтальпия пара перед ступенью
2) Полная энтальпия пара перед ступенью
3) Полный изоэнтропийный перепад энтальпий
4) Перепад в направляющем аппарате
5) Энтальпия пара за направляющим аппаратом при изоэнтропийном расширении
6) Потеря энергии в направляющем аппарате
7) Энтальпия пара за направляющим аппаратом с учётом потерь
8) Энтальпия пара в относительном движении перед рабочим колесом
9) Теплоперепад, срабатываемый в рабочем колесе, без учета потерь
10) Энтальпия пара за рабочим колесом при изоэнтропийном расширении
11) Потери энергии в рабочем колесе
12) Энтальпия пара за рабочим колесом с учетом потерь
13) Сумма дополнительных потерь энергии
14) Выходная кинетическая энергия потока, покидающего ступень
15) Потеря энергии с выходной скоростью
16) Внутренний перепад энтальпий в ступени
По результатам расчета строим тепловой процесс в i,s - диаграмме (рисунок 29).
Рисунок 29 - Тепловой процесс турбинной ступени давления
4. Расчет осевого усилия, действующего на ротор турбины
Исходные данные:
Средний диаметр на выходе рабочей решетки d2 = 1,0045 м.
Длина рабочей лопатки l2 = 0,0206 м.
Осевой открытый зазор у корня 1' = 0,0015 м.
Диаметр разгрузочного отверстия dр.о. = 0,040 м.
Число разгрузочных отверстий zр.о. = 7 шт.
Диаметр окружности расположения разгрузочных отверстий
Др.о = 0,704 м.
Диаметр диафрагменных уплотнения dу = 0,400 м.
Радиальный зазор диафрагменного уплотнения у = 0,00035 м.
Число гребней диафрагменного уплотнения zу = 3 шт.
Радиус скругления разгрузочных отверстий rр.о.=0,008 м.
Параметры пара:
Полное давление пара перед ступенью p*0 = 0,438 МПа.
Статическое давление пара перед ступенью po = 0,438 МПа.
Давление за направляющим аппаратом p1 = 0,339 МПа.
Удельный объем пара перед ступенью v0 = 0,510 м3/кг.
Давление за рабочим колесом p2 = 0,333 МПа.
Вычислим давление за направляющим аппаратом у корня
Решение:
1.1) Площадь проходного сечения диафрагменного уплотнения
1.2) Площадь проходного сечения разгрузочных отверстий
1.3) Площадь проходного сечения корневого зазора
1.4) Коэффициент расхода диафрагменного уплотнения у = 0,688.
1.5) Окружная скорость разгрузочных отверстий
1.6) Условная изоэнтропийная скорость пара в разгрузочных отверстиях
где в первом приближении px = p'1 = 0,334 МПа.
1.7) Характеристическое отношение разгрузочных отверстий
1.8) Коэффициент расхода через разгрузочные отверстия р.о.= 0,348.
2) Решаем уравнения для определения pх:
Определим y1 и у2 при нескольких значениях и результаты заносим в таблицу 5;
Таблица 5 - таблица значений y1 и у2 при различных степенях реактивности
|
0,004 |
0,006 |
0,0075 |
0,008 |
0,009 |
||
|
y1 |
0,1744 |
0,1743 |
0,1741 |
0,1741 |
0,174 |
|
|
y2 |
0,125 |
0,183 |
0,224 |
0,238 |
0,267 |
По результатам расчета построим графики зависимости у1 = f(x) и у2 = f(x) (рисунок 30).
Рисунок 30 - График зависимости у1= f(x) и y2 = f(x)
При условии у1 = у2,
3) Определяем px
4) Уточняем условную изоэнтропийную скорость в разгрузочных отверстиях
5) Определяем характеристическое отношение x
6.1) Осевое усилие, действующее на полотно диска
6.2) Осевое усилие, действующее на венец рабочей лопатки
6.3) Осевое усилие, действующее на диафрагменное уплотнение
6.4) Осевое усилие, действующее на ротор
5. Требования к материалам
Анализ тепературно-напряженного состояния деталей и условий их эксплуатации позволяет выявить комплекс необходимых требований к материалам этих деталей.
Известно, что эксплуатационная работоспособность (надежность материалов рассмотренных наиболее ответственных деталей турбин в условиях сложного температурно-напряженного состояния определяется их статической и усталостной прочностью при обычных и высоких температурах, термической усталостью, коррозийной (жаро-) стойкостью и стабильностью этих свойств во времени. Неизменность и уровень свойств материала при длительной эксплуатации обеспечивается стабильностью структуры во всем интервале рабочих температур, высокой однородностью химического состава и строения материала по сечению (объему) деталей. Из всех возможных материалов должны применяться прежде всего материалы не только с соответствующим уровнем прочности, но и с большим коэффициентом теплопроводности и малым коэффициентом линейного расширения, чтобы обеспечить более низкие температурные напряжения, возникающие в деталях из-за неравномерного температурного поля по длине и сечению деталей. В этом отношении, например, стали перлитного класса и 12% хромистые стали предпочтительней сталей аустенитного класса (имеют существенные преимущества).
Применяемые материалы должны вместе с тем обладать малой чувствительностью к концентраторам напряжений, т.е. достаточно высокой пластичностью и вязкостью необходимыми для равномерного распределения (уравнивая) напряжений по всей площади поперечного сечения деталей. Низкая длительная пластичность свидетельствует (при прочих равных условиях) о низкой конструктивной прочности материала.
Не менее важное значение имеет и демфирующая способность материалов, т.е. декремент затухания колебаний (вибраций), обеспечиваемый самим материалом. Материалы с высоким декрементом затухания колебаний обладают большей долговечностью работы и меньшей чувствительностью к концентраторам напряжений. Наихудшей способностью гасить колебания (вибрацию) отличаются стали аустенитного класса. По этому, например, для роторов паровых турбин они применяются в исключительных случаях (для роторов газовых турбин с ограниченным ресурсом используются высоколегированные аустенитные стали).
Технологические свойства (литейные свойства, деформируемость при горячей пластической деформации и др.) материалов должны обеспечивать получение деталей наиболее простыми, дешевыми методами изготовления заготовок и последующей обработки, с минимальными внутренними остаточными напряжениями и с полным исключением внутренних дефектов (пороков) в деталях.
5.1 Материалы цельнокованных, сварных роторов и валов сборных роторов
Материалы таких деталей должны обладать высокими показателями прочности в сочетании с достаточно высокой пластичностью и вязкостью, хорошей способностью гасить вибрацию (колебания). Требуемый уровень свойств необходимо обеспечивать по всей площади сечения валов(роторов). Химический состав материала не только должен гарантировать требуемые уровни свойств, но и соответствующую прокаливаемость валу (ротору), минимальный уровень внутренних остаточных напряжений в деталях после всех видов обработок.
Материалы роторов ступеней высокого и среднего давления должны обладать высоким сопротивлением ползучести и высокой длительной прочностью. Материалы роторов ступени низкого давления - высокой вязкостью. Для материалов рассматриваемых деталей необходимы и достаточны упругие свойства, т.к. сдаточные испытания при комнатной температуре проводятся с большими перегрузками, а допускаемые деформации роторов чрезвычайно малы.
Материалы дисков - материалы, применяемые для изготовления дисков должны обладать: высоким пределом текучести, ползучести и длительной прочности, пределом выносливости, вибрационной и термической усталости; достаточно высокой длительной пластичностью и вязкостью, позволяющей предупредить хрупкое разрушение и снизить чувствительность к концентрации напряжений; большим коэффициентом теплопроводности и малым коэффициентом линейного расширения, высоким декрементом затухания колебаний; хорошей коррозионной стойкостью.
Материалы рабочих лопаток - материалы рабочих лопаток высокотемпературных ступеней турбины, находящиеся под действием высокого давления должны характеризоваться высоким сопротивлением динамической ползучести, длительной прочности, высокотемпературной (многоцикловой) и термической усталостью; достаточно высокой пластичностью, необходимой для равномерного распределения напряжений по всей площади сечения лопаток. Материалы лопаток газовых турбин должны обладать еще и высоким сопротивлением высокотемпературной коррозии и эрозионному износу, вызванного продуктами сгорания топлива.
К материалам рабочих лопаток турбин для ступеней низкого давления предъявляют высокие требования к прочности при растяжении, сопротивлению усталости и к уровню демпфирующей способности.
Материалы для направляющих(сопловых) лопаток в условиях изменения температуры должны отличатся достаточным сопротивлением ползучести и длительной прочностью, термической усталости, стойкостью в условиях газовой коррозии, достаточной длительной пластичностью и вязкостью.
Материалы корпусов (цилиндров) - для корпусов необходимы прежде всего материалы с хорошими литейными свойствами и свариваемостью. Вместе с тем они должны обладать достаточным сопротивлением термической усталости, ползучести, малой чувствительностью к концентраторам напряжений, хорошей демпфирующей способностью.
Материалы крепежных деталей - материал крепежных деталей должен в первую очередь обладать высокой релаксационной стойкостью (для сохранения необходимого натяга в соединении) и структурной стабильностью при достаточном уровне длительной прочности. Кроме того, иметь высокую длительную пластичность, снижающую его чувствительность к надрезам и предупреждающую разрушения по резьбе, соответствующее сопротивление вибрационным нагрузкам, малую способность к схватыванию с материалом сопряженной детали. Чем больше разница в твердости материалов сопрягаемых деталей, тем меньше склонность к заеданию резьбы. В таких случаях целесообразнее обеспечивать долговечность более дорогих деталей (шпильки, болта), а заменять при необходимости более дешевые (гайки).
Температурные коэффициенты линейного расширения сопрягаемых (соединяемых) деталей не должны значительно различаться.
6. Технико-экономические показатели турбины
1) Суммарная внутренняя мощность группы нерегулируемых ступеней
2) Внутренняя мощность всей турбины
3) Суммарный внутренний тепловой перепад в нерегулируемых ступенях турбины
4) Внутренний перепад энтальпий в турбине
5) Относительный КПД группы нерегулируемых ступеней турбины
6) Относительный внутренний КПД турбины
7.1) Удельный расход пара
или 3600 0,001198 = 4,313 кг/кВтч.
7.2) Удельный расход тепла
или
7.3) Удельный расход топлива
или
где Qp' = 29330'- теплотворная способность топлива, кДж/кг.
7. Определение размеров патрубков отбора пара из турбины
Таблица 6 - Расчет размеров патрубков отбора пара
|
параметр |
п4 |
п3 |
п2(д) |
п1 |
к |
|
|
G, кг/с |
0,223 |
0,224 |
0,357 |
0,291 |
4,930 |
|
|
v, м3/кг |
0,510 |
0,811 |
1,384 |
4,129 |
11,392 |
|
|
С, м/с |
50 |
50 |
50 |
50 |
100 |
|
|
0,0023 |
0,0036 |
0,0099 |
0,024 |
0,562 |
||
|
d1=, м |
0,054 |
0,068 |
0,112 |
0,175 |
- |
|
|
d (принятый), м |
0,060 |
0,070 |
0,120 |
0,180 |
- |
|
|
l- длина патрубка, м |
- |
- |
- |
- |
1,000 |
|
|
В = f/l -ширина патр., м |
- |
- |
- |
- |
0,562 |
8. Техника безопасности
Для предотвращения несчастных случаев трубопроводы свежего пара, отборы турбины, маслопроводы, имеющие температуру поверхности более 50С, необходимо покрыть теплоизоляцией.
В роторе турбины установлены два дополнительных бойковых автомата безопасности, срабатывающих при повышении рабочего числа оборотов на 12% по сравнению с номинальным.
Во избежание чрезмерных напряжений, передний подшипник выполняется подвижным в осевом направлении. В турбине предусмотрена установка датчиков давления масла в подшипниках автоматически включается валоповоротное устройство. Операторы ежечасно снимают показания приборов и следят за недопущением аварийных ситуаций.
Список использованных источников
1) Осипов А.В., Бирюков А.В. Расчет проточной части паровых турбин.- Брянск, БГТУ 2012 - 126 с.
2) Вукалович М.П. Теплофизические свойства воды и водяного пара. - Машиностроение 1967 -160 c.
3) Гоголев И.Г. Расчёт регулирующей двухвенечной ступени скорости паровой турбины. - Брянск, БГТУ 1999 - 32 с.
4) Гоголев И.Г. Расчёт и проектирование проточной части паровых турбин с использованием ЭВМ. - Брянск, БИТМ 1988 - 80 с.
5) Гоголев И.Г. Формирование проточной части паровых турбин. - Брянск, БИТМ 1996 - 93 с.
6) Рыжкин В.Я. Тепловые электрические станции. - Энергия 1976 - 446 с.
7) Щегляев А.В. Паровые турбины. - Энергия 1976 - 368 с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Определение размеров патрубков отбора пара из турбины. Число нерегулируемых ступеней давления и распределение теплового перепада между ними. Детальный тепловой расчет двухвенечной ступени скорости. Расчет осевого усилия, действующего на ротор турбины.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 13.01.2016Особенности паротурбинной установки. Разгрузка ротора турбины от осевых усилий с помощью диска Думмиса, камера которого соединена уравнительными трубопроводами со вторым отбором турбины. Процесс расширения пара. Треугольники скоростей реактивной турбины.
дипломная работа [1,7 M], добавлен 13.08.2016Оценка расширения пара в проточной части турбины, расчет энтальпий пара в регенеративных отборах и значений теплоперепадов в каждом отсеке паровой турбины. Оценка расхода питательной воды, суммарной расчетной электрической нагрузки, вырабатываемой ею.
задача [103,5 K], добавлен 16.10.2013Расчет принципиальной тепловой схемы, построение процесса расширения пара в отсеках турбины. Расчет системы регенеративного подогрева питательной воды. Определение расхода конденсата, работы турбины и насосов. Суммарные потери на лопатку и внутренний КПД.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 19.03.2012Краткое описание конденсационной турбины К-50-90 (ВК-50-3) и ее принципиальной тепловой схемы. Тепловой расчет одновенечной регулирующей ступени турбины К-50-90(ВК-50-3). Построение h-S диаграммы всей турбины. Выбор профилей сопловых и рабочих лопаток.
курсовая работа [418,3 K], добавлен 11.09.2011Предварительный расчет турбины. Потери давления в стопорном и регулирующем клапане от пара. Расчет регулирующей ступени. Скорость пара на выходе из рабочей решетки. Степень реактивности для периферийного сечения. Расчетная электрическая мощность.
курсовая работа [125,5 K], добавлен 01.04.2011Тепловая схема энергоблока, алгоритм расчета регулирующей ступени турбины К-2000-300; Сводная таблица теплового расчета турбины; расход пара на подогреватели. Расчет на прочность; переменные режимы работы турбины, коэффициент потерь энергии в решетке.
курсовая работа [574,5 K], добавлен 13.03.2012Способы определения параметров дренажей. Знакомство с этапами расчета тепловой схемы и проточной части паровой турбины К-160-130. Анализ графика распределения теплоперепада, диаметра и характеристического коэффициента. Особенности силового многоугольника.
дипломная работа [481,0 K], добавлен 26.12.2016Понятие и порядок определения коэффициента полезного действия турбины, оценка влияния параметров пара на данный показатель. Цикл Ренкина с промперегревом. Развертки профилей турбинных решеток. Физические основы потерь в турбине. Треугольники скоростей.
презентация [8,8 M], добавлен 08.02.2014Значение тепловых электростанций. Определение расходов пара ступеней турбины, располагаемых теплоперепадов и параметров работы турбины. Расчет регулируемой и нерегулируемой ступеней и их теплоперепадов, действительной электрической мощности турбины.
курсовая работа [515,7 K], добавлен 14.08.2012
