Тепловой расчет турбины К-500-240

Изучение конструкции турбины К-500-240 и тепловой расчет турбоустановки электростанции. Выбор числа ступеней цилиндра турбины и разбивка перепадов энтальпии пара по её ступеням. Определение мощности турбины и расчет рабочей лопатки на изгиб и растяжение.

Рубрика Физика и энергетика
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 17.10.2014
Размер файла 1,5 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/

3

Курсовая работа

Тепловой расчет турбины К-500-240

Содержание

Введение

Исходные данные

1. Краткое описание конструкции турбины

2. Тепловой расчет турбоустановки

2.1 Построение процесса расширения пара в h-s диаграмме

2.2 Расчет системы регенеративного подогрева питательной воды

3. Выбор числа ступеней заданного цилиндра, разбивка перепадов энтальпии пара по ступеням

3.1 Распределение теплоперепадов по ступеням цилиндра паровой турбины

4. Оценка мощности турбины по заданному расходу пара

5. Детальный тепловой и газодинамический расчет заданной ступени

6. Обоснование выбора профилей НА и РК по атласу

6.1 Расчёт сопловой решётки

6.2 Расчет суживающихся сопл

6.3 Расчёт рабочей решётки

6.4 Относительный лопаточный КПД ступени

7. Прочностное обоснование элементов

7.1 Расчет рабочей лопатки последней ступени отсека на изгиб и растяжение

7.2 Построение вибрационной диаграммы рабочей лопатки последней ступени

7.3 Определение критической частоты ротора

Заключение

Список литературы

Приложение

Введение

Турбина - уникальный двигатель, поэтому области ее применения разнообразны: от мощных силовых установок тепловых и атомных электростанций до маломощных турбин мини-ТЭЦ, силовых транспортных установок и турбонадувных агрегатов дизельных двигателей внутреннего сгорания.

Паровая турбина является двигателем, в которомпотенциальная энергия перегретого пара преобразуется в кинетическую энергию и , затем в механическую энергию вращения ротора.

Для турбин типа Р за расчетный расход пара принимается расход пара на турбину при режиме номинальной мощности.

Тепловой расчет турбины выполняется с целью определения основных размеров и характеристик проточной части: числа и диаметров ступеней, высот их сопловых и рабочих решеток и типов профилей, к.п.д. ступеней, отдельных цилиндров и турбины в целом.

Тепловой расчет турбины выполняется на заданную мощность, заданные начальные и конечные параметры пара, число оборотов; при проектировании турбины с регулируемыми отборами пара, кроме того, на заданные давления и величину отборов.

В данном курсовом проекте произведен тепловой расчет турбины К-500-240.

Целью курсового проекта является приобретение практических навыков выполнения конструкторских и поверочных расчетов турбин, работающих как на паре, так и на газах любого состава.

цилиндр рабочая лопатка пар турбина

Исходные данные

Исходные данные:

1. Прототип турбины К-500-240;

2. Номинальная электрическая нагрузка Nэ=530 МВт;

3. Начальные параметры: P0=23,5 МПа, t0=520°С, з0i=0,87;

4. Конечное давление: РК=5,5 кПа;

5. Температура питательной воды за последним подогревателем tпв=260°С;

6. Частота вращения ротора турбины n=3000 об/мин.

1. Краткое описание конструкции турбины

Паровая турбина К-500-240 - это четырехцилиндровая конденсационная турбина с промежуточным перегревом пара, четырьмя выхлопами в конденсатор и развитой системой регенеративного подогрева питательной воды. 

Возможны нерегулируемые отборы пара на собственные нужды станции. 

Таблица 1 Параметры турбины

Параметры турбины

К-500-240

Мощность номинальная/максимальная, МВт

525/535

Начальные параметры пара

давление, МПа

23,5

температура, °С

520

Параметры пара после промперегрева

давление, МПа

4

температура, °С

520

Номинальный расход свежего пара, т/ч

1 650

Максимальная производительность теплофикационного отбора, ГДж/ч

210

Длина рабочей части лопатки последней ступени, мм

960

Номинальная температура охлаждающей воды, °С

12

Расход охлаждающей воды через конденсатор, м3

51 480

2. Тепловой расчет турбоустановки

2.1 Построение процесса расширения пара в h-s диаграмме

Точка 0: определяется по заданным параметрам пара = 23,5 МПа и =0,995. По h-s диаграмме определяются остальные параметры точки 0.

Точка 0': отрезок 0-0' соответствует процессу дросселирования на стопорно-регулирующих клапанах. При этом потеря давления принимается в размере 2%.

МПа

Энтальпия при дросселировании не меняется, т.е.h0'=h0=3258,9 кДж/кг.

По давлению и энтальпии строится точка 0' и определяются ее параметры.

Точка А: отрезок 0'-А соответствует процессу изоэнтропийного расширения пара в ЦВД до давления =3,72 МПа. hA =2809,24 кДж/кг.

Точка 3: отрезок 0'-3 соответствует реальному процессу расширения пара в ЦВД с учетом внутренних потерь энергии в проточной части. При оценке принимаем величину внутреннего относительного КПД ЦВД в размере 87 %.

h3 = h0' - 0iЦВД (h0' - hA) = 3258,9-0.87( 3258,9- 2809,24) =2875,55 кДж/кг

= = 3,89 МПа.

Точка С: соответствует состоянию пара после сепаратора. Степень сухости после сепаратора принимается XC = 0,99.

Точка D: соответствует состоянию пара после СПП и определяется по заданным параметрам пара после промперегрева tD = 520 250 0C. Потеря давления на СПП и в ресивере от СПП к ЦСНД принимается в размере 8%.

= 0,92 = 0,92 3,89 =3,58 МПа.

Точка N: отрезок D-N соответствует процессу изоэнтропного расширения пара в ЦСД и ЦНД до конечного давления = 0,0055 0,05 МПа, = 2199,56 кДж/кг.

Точка К: отрезок D-K соответствует реальному процессу расширения пара в ЦСД и ЦНД турбины с учетом внутренних потерь. При оценке принимаем величину внутреннего относительного КПД в ЦСД и ЦНД в размере 87%.

=- 0iЦНД ( - ) =3493,85 - 0.87.( 3493,85 - 2199,56) = 2367,82 кДж/кг

= = 0,0055 МПа.

После построения процесса расширения откладываются точки, соответствующие состоянию пара в нерегулируемых отборах турбины. Точки находятся на пересечении линии процесса расширения и изобар, соответствующих давлениям в отборах. Давления в отборах ЧВД приняты по принципу равномерного разделения процесса расширения на число ступеней:

= 14,1 МПа; = 8,64 МПа; = 4,94 МПа.

Давления в отборах ЧСД и ЦНД приняты по принципу неравномерного разделения процесса расширения от меньших перепадов на ступень к большим с увеличением номера ступени (ниже приводятся размерности для 7 ступеней):

P4=4,72 МПа; P5=0,74 МПа; P6=0,26 МПа; P7=0,123 МПа

Таблица 2 Сводная таблица параметров пара в процессе расширения

Точка

процесса

Давление,

p, МПа

Температура,

t, 0C

Степень сухости,x

Удельный объем,

v, м3/кг

Энтальпия,

h, кДж/кг

0

0'

1

2

3

A

С

D

N

K

4

5

6

7

23,5

23,03

14,1

8,64

3,89

3,89

6,76

3,8

0,0055

0,0055

4,72

0,84

0,26

0,123

520

518,12

442,6

398,7

269,76

253,11

349,3

510

73,2

73,2

421,7

223,9

167,3

119,7

0,995

0,994

0,929

0,902

0,874

0,873

0,990

-

0,823

0,874

-

0,977

0,939

0,912

0,0127

0,013

0,0195

0,0936

0,0556

0,054

0,1751

0,0937

18,387

19,522

0,3586

1,1410

2,5650

6,6927

3258,9

3258,9

3150,8

173,9

2818,3

2818,3

3021,37

3493,85

2637,18

2637,18

3553,91

2891,83

2800,69

2714,72

Рис. 1. Процесс расширения пара в h-s диаграмме

2.2 Расчет системы регенеративного подогрева питательной воды

Температура питательной воды: tпв=260°С

Конечное давление: РК= 5,5 кПа и температура равна .

Начальные параметры: P0=23,5 МПа, t0=530°С, з0i=0,87.

Подогрев питательной воды в одном ПВД:

Принимаю нагрев в деаэраторе и температура питательной воды на входе в деаератор:

Подогрев воды в одном ПНД:

Температура в конденсаторе:

Выбираем конденсатный насос по заводским данным. Его напор составляет 3,96 МПа. Находим давление на выходе из конденсатного насоса.

Находим нагрев воды в конденсатном насосе: В дополнительных подогревателях принимаем

Приняв потери в подогревателях низкого давления определяем давление за ПНД:

Находим температуру основного конденсата на входе в деаэратор, предварительно приняв .

При условии, что нагрев в ПНД равномерный находим температуру за каждым ПНД.

На К-500-240/3000 используется питательный насос ПТ-3750-75 с параметрами: напор МПа; КПД 80% согласно ГОСТ 24464-80. Находим давления на выходе и выходе ПН.

Найдём нагрев в питательном насосе.

Найдём температуру питательной воды в точке .

Определим температуры после каждого ПВД.

Приняв потери в ПВД 0,7 МПа, найдём давление за каждым ПВД:

Принимаем недогрев до температуры насыщения для ПНД - 4 0С, для ПВД - 6 0С и находим температуры дренажей, и находим давление греющего пара в подогревателях:

3. Выбор числа ступеней заданного цилиндра, разбивка перепадов энтальпии пара по ступеням

3.1 Распределение теплоперепадов по ступеням цилиндра паровой турбины

Тепловой расчет регулирующей ступени:

Расчёт первого участка:

Определяем располагаемый теплоперепад ЦВД:

кДж/кг

Определяем внутренний относительный КПД:

%

где - зависимость и,.

Определяем объёмный расход пара:

м/кг; м/с.

Отношение давления на входе в участок к давлению на выходе из участка:

где - зависимость давления в конце участка, .

Относительную величину потерь с выходной скоростью:

где - зависимость давления в конце участка, кДж/кг

Определяем действительный теплоперепад ЦВД:

кДж/кг

Расчёт второго участка:

Определяем располагаемый теплоперепад ЦСД:

кДж/кг

Определяем внутренний относительный КПД:

%

где - зависимость от и, %

Определяем объёмный расход пара:

м/кг;

м/с

Отношение давления на входе в участок к давлению на выходе из участка:

где - зависимость давления в конце участка, .

Относительную величину потерь с выходной скоростью:

%

- зависимость давления в конце участка.

Размещено на http://www.allbest.ru/

3

кДж/кг

Определяем действительный теплоперепад ЦСД:

Размещено на http://www.allbest.ru/

3

кДж/кг

Расчёт третьего участка:

Определяем располагаемый теплоперепад ЦНД:

кДж/кг.

Определяем внутренний относительный КПД:

%

- зависимость от, %.

Определяем объёмный расход пара:

м/кг;

м/с

Отношение давлений на входе в участок к давлению на выходе из участка:

- зависимость давления в конце участка, .

Относительная величина потерь с выходной скоростью:

%

где - зависимость давления в конце участка, кДж/кг.

- зависимость приведенной теоретической влажности, % Определяем приведенную теоретическую конечную влажность:

%

Определяем конечную влажность в теоретическом процессе:

%

=0,872

Определяем располагаемый перепад ниже линии сухого насыщенного пара (X=1) в области влажного пара: кДж/кг

Определяем среднее давление:

(+)/2=(0,2+0,0055)/2=0,1 МПа

Определяем действительный теплоперепад ЦНД:

кДж/кг

Определяем полезно-используемый тепло-перепад турбины:

кДж/кг

Определяем уточненный расход пара на турбину:

кг/с

%

%.

Тепловой расчет нерегулируемых ступеней ЦВД:

Определяем средний диаметр ступени:

где - степень реакции ступени принимается в пределах,%

- эффективный угол выхода потока из сопловой решетки: для одновенечной ступени, .

-коэффициент скорости решетки, .

Реактивная изоэнтропийная скорость пара, посчитанная по располагаемому перепаду ступени:

м/с

Окружная скорость вращения диска по среднему диаметру ступени:

м/с

- зависимость от .

Средний диаметр ступени:

м.

4. Оценка мощности турбины по заданному расходу пара

Исходя из технического задания:

Nэ=530 МВт - номинальная электрическая нагрузка;

Р0=23,5 МПа - давление пара на входе в турбину;

t0=530 С0 - температура пара на входе в турбину;

з0=0,87;

Pк=5,5 кПа - давление пара на выходе из турбины.

Температура питательной воды за последним подогревателем tпв=260°С;

Частота вращения ротора турбины n=3000 об/мин.

Давление пара перед соплами первой регулирующей ступени:

Давление пара за последней ступенью турбины:

Давление за ЦВД на выходе пара в промперегрев:

Давление пара на выходе в ЦСД поле промперегрева:

Располагаемый теплоперепад ЦВД:

Расход пара на турбину по предварительно заданному КПД:

Задаемся располагаемым теплоперепадом регулирующей ступени ЦВД:

( кДж/кг)

кДж/кг

Внутренний относительный КПД регулирующей ступени:

Полезно используемый тепловой перепад в регулирующей ступени:

= кДж/кг

м/кг (по Н-S диаграмме).

Давление за регулирующей ступенью:

5. Детальный тепловой и газодинамический расчет заданной ступени

Расчет первого отсека:

Определяется диаметр первой нерегулируемой ступени:

где - для двухвенечной ступени, мм.

Отношение скоростей:

где- степень реакции рабочей решётки первой ступени принимается в пределах, с.30

-эффективный угол выхода потока из сопловой решётки принимается в пределах, . -коэффициент скорости сопловой решетки, . Располагаемый тепловой перепад первой нерегулируемой ступени по параметрам торможения перед ступенью:

кДж/кг

Тепловой перепад в сопловой решётке:

кДж/кг

Высота сопловой решётки:

мм

где-удельный объём пара в конце изоэнтропийного расширения в соплах, м/кг (по H-S диаграмме).

Теоретическая скорость истечения пара из сопловой решётки:

м/с

где -коэффициент расхода сопловой решётки,;

-степень парциальности ступени, .

-эффективный угол выхода потока из сопловой решётки принимается в пределах, .

Высота рабочей решётки первой ступени:

мм

где - внутренняя перекрыша, мм.

-внешняя перекрыша, мм.

Корневой диаметр ступени:

мм

Этот диаметр принимается постоянным для отсека:

где -изоэнтропийный тепловой перепад первого отсека;

кДж/кг (по H-S диаграмме).

кДж/кг

Ориентировочное число ступеней отсека (цилиндра):

Располагаемый тепловой перепад по статическим параметрам пара перед ступенью, принятый для всех ступеней отсека, кроме первой(для первой располагаемый перепад по параметрам торможения и по статическим параметрам равны) подсчитывается по формуле:

кДж/кг

где .

Коэффициент возврата тепла:

Для процесса в области перегретого пара:

Невязка: кДж/кг

Поправка к тепловому перепаду: первая ступень:

кДж/кг

остальные ступени:

кДж/кг

Скорректированный тепловой перепад по статическим параметрам пара:

первая ступень: кДж/кг

остальные ступени: кДж/кг

Произведение высоты на диаметр.

1) м2

2) м2

3) м2

4) м2

Значение удельных объёмов и по H-S диаграмме после распределения перепада приходящегося на отсек, по ступеням.

Высота лопатки рабочей решётки любой ступени каждого отсека:

1) м

2) м

3) м

4) м

Диаметр ступени:

1) м

2) м

3) м

4) м

Высота сопловой решётки.

1) м

2) м

3) м

4) м

Таблица 3 Сводная таблица части высокого давления

Наименование величин

Обозначение

Размерность

Формула, способ определения

№ ступени

1

2

3

4

Скоррект. теплоперепад ступени по статическим параметрам

кДж/кг

44,1

41,64

Удельный объём пара за рабочей решёткой

м/кг

Из Н-S диаграммы

0,0235

0,027

0,03

0,034

Произведение высоты рабочей лопатки на диаметр ступени

м

0,0364

0,0436

0,048

0,055

Высота рабочей решётки

м

0,042

0,048

0,052

0,0582

Высота сопловой решётки

м

0,039

0,045

0,049

0,0542

Диаметр ступени

м

0,93

0,936

0,94

0,9462

Расчет второго отсека:

1. Тепловой перепад по параметрам торможения ступени второго отсека:

кДж/кг

кДж/кг

2. Тепловой перепад любой ступени кроме первой:

кДж/кг

3. Тепловой перепад на сопловую решётку первой ступени:

кДж/кг

4. Фиктивная скорость:

м/с

5. Окружная скорость на среднем диаметре рабочих лопаток 1-й ступени:

м/с

6. Средний диаметр ступени второго отсека:

м

7. Высота сопловой решётки 7ступени:

мм

где -удельный объём пара в конце изоэнтропийного расширения в соплах, м/кг (по H-S диаграмме)

- коэффициент расхода сопловой решётки, .

где -степень парциальности ступени, .

-эффективный угол выхода потока из сопловой решётки принимается в пределах, .

8. Высота рабочей решётки первой ступени:

мм

где-внутренняя перекрыша: мм.

-внешняя перекрыша, мм.

9. Корневой диаметр ступени:

мм

Этот диаметр принимается постоянным для отсека:

10. Число ступеней отсека:

где -изоэнтропийный тепловой перепад отсека, кДж/кг (по H-S диаграмме).

кДж/кг

Ориентировочное число ступеней отсека (цилиндра):

Произведение высоты на диаметр:

1) м2

2) м2

3) м2

4) м2

5) м2

Значение удельных объёмов и по H-S диаграмме после распределения перепада приходящегося на отсек, по ступеням.

12. Высота лопатки рабочей решётки любой ступени каждого отсека:

1) м

2) м

3) м

4) м

5) м

13. Диаметр ступени:

1) м

2) м

3) м

4) м

5) м

14. Высота сопловой решётки.

1) м

2) м

3) м

4) м

5) м

Таблица 4 Сводная таблица части высокого давления

Наименование величин

Обозначение

Размерность

Формула, способ определения

№ ступени

1

2

3

4

5

Скоррект. теплоперепад ступени по статическим параметрам

кДж/ кг

34,8

38,656

Удельный объём пара за рабочей решёткой

м/кг

Из Н-S диаграммы

0,039

0,045

0,051

0,057

0,068

Произведение высоты рабочей лопатки на диаметр ступени

м

0,068

0,078

0,088

0,098

0,118

Высота рабочей решётки

м

0,08

0,091

0,102

0,11

0,13

Высота сопловой решётки

м

0,0755

0,086

0,097

0,105

0,125

Диаметр ступени

м

0,884

0,895

0,906

0,914

0,934

6. Обоснование выбора профилей НА и РК по атласу

6.1 Расчёт сопловой решётки

Определение типа сопловой решётки:

Располагаемый тепловой перепад сопловой решетки:

кДж/кг

Теоретическая скорость пара на выходе из сопловой решётки при изоэнтропийном расширении:

м/с

Число Маха для теоретического процесса в соплах:

Скорость звука на выходе из сопловой решетки пи изоэнтропийном истечении:

м/с

где - давление за соплами (по Н-S диаграмме), мПа;

- теоретический удельный объём за соплами (по Н-S диаграмме), м/кг;

- показатель, для перегретого пара,.

При применяют профили решёток с суживающимися каналами.

6.2 Расчет суживающихся сопл

Расчет суживающихся сопл при докритическом истечении:

Определяем выходное сечение суживающих сопл:

м2

где - коэффициент расхода сопловой решётки,.

Количество пара, утекающего через переднее концевое уплотнение турбины:

кг/с

Произведение степени парциальности ступени на высоту сопловой решётки:

мм

Оптимальная степень парциальности (для одновенечной ступени):

Высота сопловой решётки:

мм

Потеря энергии в соплах:

кДж/кг

где - коэффициент скорости сопловой решётки, .

Тип решетки: С-90-12А.

По характеристике выбранной решетки принимаем относительный шаг:

Шаг решётки: мм

где - в зависимости от выбранной решётки, .

Выходная ширина канала сопловой решётки:

мм

Число каналов:

шт.

6.3 Расчёт рабочей решётки

Тепловой перепад, используемый в соплах, откладывается от точки в Н-S диаграмме.

Тепловой перепад, используемый на лопатках:

кДж/кг

Входная скорость в рабочую решётку первого венца:

м/с

Построение входного треугольника скоростей:

где - относительная скорость в рабочую решётку первого венца

м/с

,

Теоретическая относительная скорость на выходе из рабочей решётки:

м/с

Число Маха:

где для перегретого пара;

- давление за рабочей решёткой (по H-S диаграмме), мПа.

- удельный объём за рабочей решёткой (по H-S диаграмме), м/с.

Выходная площадь рабочей решётки по уравнению неразрывности:

мсм2 мм2

где -коэффициент расхода рабочей решётки, .

Высота рабочей лопатки (постоянной высоты):

мм

где -величина перекрыши, мм;

-величина перекрыши, мм;

тип профиля рабочей решётки Р-23-14А, см.

- относительный шаг, .

Шаг решётки:

мм

Число каналов:

шт

Угол выхода пара из рабочей решётки:

Действительная относительная скорость выхода пара из рабочей решётки:

м/с

где - скоростной коэффициент,.

- абсолютная скорость пара на выходе, м/с.

-угол выхода потока в абсолютном движении (определяется из выходного треугольника скоростей),.

6.4 Относительный лопаточный КПД ступени

По потерям энергии в проточной части:

Потеря энергии в рабочих решётках:

кДж/кг

Потеря энергии с выходной скоростью:

кДж/кг

По проекциям скоростей:

Относительная потеря от парциального подвода пара:

где - относительная величина потерь от вентиляции;

- относительная величина потерь на конце дуг сопловых сегментов;

-степень парциальности:;

-доля окружности занятая кожухом.

Относительная величина потерь на трение:

Рис. 2. Треугольники скоростей 1-й ступени ЦВД

Рис. 3. Треугольники скоростей 11-й ступени ЦВД

Направляющий аппарат первой ступени:

На основании расчета треугольников скоростей производится выбор профилей лопаток для направляющего и рабочего аппарата. Для направляющего аппарата по выходному углу б1=14° выбирается дозвуковой профиль С-9015А.

Рис. 4. Профиль лопаток для направляющего и рабочего аппарата

Ширина направляющего аппарата выбирается по прототипу: В1=0,150 м.

Для обеспечения б1=14° угол установки профиля бy=54°.

Относительный шаг решетки t=0,62

Хорда профиля:

Рабочая решетка первой ступени:

Для рабочей решетки по выходному углу в2=23° выбирается профиль Р-3525А.

Рис. 5. Профиль Р-3525А

Ширина рабочей решетки выбирается по прототипу: В2=0,0676 м.

Для обеспечения в2=23° угол установки профиля равен вy=71°.

Относительный шаг решетки t=0,62

Хорда профиля:

Направляющий аппарат 11 ступени:

Для направляющего аппарата по выходному углу б1=14° выбирается дозвуковой профиль С-9015А.

Рис. 6. Профиль лопаток для направляющего и рабочего аппарата

Ширина направляющего аппарата выбирается по прототипу: В1=0,142 м.

Для обеспечения б1=14° угол установки профиля бy=54°.

Относительный шаг решетки t=0,62

Хорда профиля:

7. Прочностное обоснование элементов

7.1 Расчет рабочей лопатки последней ступени отсека на изгиб и растяжение

При расчете на прочность пера рабочей лопатки должны быть учтены следующие силы:

Изгибающая от динамического воздействия потока.

Изгибающая от статической разности давлений при наличии реакции на ступени.

Растягивающая от действия центробежной силы собственной массы

Производится расчет растягивающих и изгибающих напряжений в наиболее напряженном - корневом сечении лопатки.

Напряжение растяжения в корневом сечении лопатки постоянного профиля определяется как:

,

где - плотность материала лопатки;

- угловая скорость вращения;

=0,13 м - длина лопатки; Средний радиус лопатки:

где -периферийный радиус

- коэффициент разгрузки

Определим коэффициент запаса по пределу текучести. Для изготовления лопаток выбрана сталь 20Х13, для которой предел текучести при температуре равной =480 МПа. Таким образом, запас по прочности составляет:

Изгибающий момент в корневом сечении:

где- аэродинамическая нагрузка в окружном и осевом направлениях:

где - проекции абсолютных скоростей пара на соответствующие оси

=261,215 м/с;

=4,6 м/с;

=69,99 м/с;

=64,977 м/с;

- давление до и после рабочей решетки последней ступени

=1,2*106 Па;

=1,15*106 Па

- удельный объем на выходе из последней ступени (ЦВД)

=0,149 м3/кг;

- шаг рабочей решетки;

Максимальные изгибательные напряжения (растяжения) в корневом сечении кромки:

,

где- минимальный момент инерции сечения профиля:

,

где хорда профиля;

максимальная толщина профиля;

максимальный прогиб средней линии профиля

<

7.2 Построение вибрационной диаграммы рабочей лопатки последней ступени

Частота собственных колебаний консольной лопатки постоянного сечения:

где - первая собственная частота;

- вторая собственная частота;

длина лопатки, 0,13;

плотность материала,;

- характеристический коэффициент первой собственной частоты;

- характеристический коэффициент второй собственной частоты;

модуль упругости материала;

минимальный момент инерции сечения профиля,;

площадь поперечного сечения, .

рад/с

рад/с

Динамическая частота вращения определяется формулой:

где - собственная частота лопатки с учетом вращения;

- статическая собственная частота (при неподвижном роторе);

- частота вращения ротора, ;

В - коэффициент, зависящий от геометрии лопатки (от веерности).

Для построения диаграммы необходимо рассчитать дополнительные динамические частоты рабочей лопатки при различных частотах вращения ротора:

Рис. 7. Вибрационная диаграмма рабочей лопатки последней ступени

7.3 Определение критической частоты ротора

Расчет критической частоты вращения ротора:

где D = 916 мм;

L = 4,12 м;V = 2,71 м3;

= 7,82103 кг/м3.

G = Vg = 2,717,82103 9,81 = 208169 Н.

Заключение

Турбина - уникальный двигатель, поэтому области ее применения разнообразны: от мощных силовых установок тепловых и атомных электростанций до маломощных турбин мини-ТЭЦ, силовых транспортных установок и турбонадувных агрегатов дизельных двигателей внутреннего сгорания.

Паровая турбина является двигателем, в которомпотенциальная энергия перегретого пара преобразуется в кинетическую энергию и , затем в механическую энергию вращения ротора.

В данном курсовом проекте произведен тепловой расчет турбины К-500-240.

Целью курсового проекта является приобретение практических навыков выполнения конструкторских и поверочных расчетов турбин, работающих как на паре, так и на газах любого состава.

Список литературы

1. Ривкин С.Л., Александров А.А. Теплофизические свойства воды и водяного пара - М.: Энергия, 1980. - 424 с.

2. Уравнения для расчета на ЭВМ теплофизических свойств воды и водяного пара: Эксплуатационный циркуляр № Ц-06-84(т) / Под ред. Ривкина С.Л. - М.: Главтехуправление по эксплуатации энергосистем, 1984г. - 8 с.

3. Ривкин С.Л. Термодинамические свойства воздуха и продуктов сгорания топлив. - 2-е изд., перераб. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - 104 с.

4. Зубарев В.Н., Козлов А.Д., Кузнецов В.М. Теплофизические свойства технически важных газов при высоких температурах и давлениях: Справочник. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 232 с.

5. ГОСТ 7.32-91. Отчет о научно-исследовательской работе.

6. ГОСТ 7.1-84. Библиографическое описание документа.

7. Тепловые и атомные электрические станции: Справочник / Под общ. ред. В.А. Григорьева, В.М. Зорина. - 2-е изд., перераб. - М.:, 1989. - 608 с.

8. Паровые и газовые турбины: Учебник для вузов / Под ред. А.Г. Костюка, В.В. Фролова. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 352 с.

9. Трояновский Б.М. Варианты проточной части паровых турбин // Электрические станции. - 2003. - № 2. - С. 18-22.

10. Паровая турбина К-160-130 ХТГЗ / Под ред. С.П. Соболева. - М.: Энергия, 1980. - 192 с.

11. Мошкарин А.В., Полежаев Е.В., Полежаев А.В. Оптимальные тепловые схемы блоков на суперсверхкритические давления пара: Тезисы докладов международной науч.-техн. конференц. “Состояние и перспективы развития электротехнологии” (Х Бернардовские чтения). - Иваново: ИГЭУ. - 2001. - Т. II. - С. 86.

12. Вихрев Ю.В. О научно техническом прогрессе в мировой теплоэнергетике. - Энергетик. - 2002. - № 2. - С. 28-32.

Приложение

Тепловая схема турбины K-500-240:

 

Продольный разрез турбины К-500-240:

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Проект цилиндра паровой конденсационной турбины турбогенератора, краткое описание конструкции. Тепловой расчет турбины: определение расхода пара; построение процесса расширения. Определение числа ступеней цилиндра; расчет на прочность рабочей лопатки.

    курсовая работа [161,6 K], добавлен 01.04.2012

  • Задачи ориентировочного расчета паровой турбины. Определение числа ступеней, их диаметров и распределения тепловых перепадов по ступеням. Вычисление газодинамических характеристик турбины, выбор профиля сопловой лопатки, определение расхода пара.

    курсовая работа [840,0 K], добавлен 11.11.2013

  • Значение 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

  • Состав комплектующего оборудования турбоустановки. Мощности отсеков турбины. Предварительное построение теплового процесса турбины в h,s-диаграмме и оценка расхода пара. Тепловой расчет системы регенеративного подогрева питательной воды турбоустановки.

    курсовая работа [375,7 K], добавлен 11.04.2012

  • Краткая характеристика общего конструктивного оформления спроектированной турбины, ее тепловой схемы и основных показателей. Выбор дополнительных данных для расчета турбины. Тепловой расчет нерегулируемых ступеней. Механические расчеты элементов турбины.

    курсовая работа [3,7 M], добавлен 01.12.2014

  • Предварительное построение общего теплового процесса турбины в h-S диаграмме. Расчет системы регенеративного подогрева питательной воды турбоустановки. Определение основных диаметров нерегулируемых ступеней с распределением теплоперепадов по ступеням.

    курсовая работа [219,8 K], добавлен 27.02.2015

  • Технические характеристики и системы регулирования турбины. Расчет расхода пара на нее. Разбивка теплоперепада цилиндра высокого давления по ступеням. Технико-экономические показатели турбоустановки. Прочностной расчет лопаток и диска последней ступени.

    курсовая работа [632,9 K], добавлен 01.03.2013

  • Анализ действительных теплоперепадов и внутренних мощностей отсеков турбины. Сущность тепловой системы регенеративного подогрева питательной воды турбоустановки. Понятие регенеративной и конденсационной установок. Конструкция и принципы работы турбины.

    курсовая работа [1,4 M], добавлен 09.09.2014

  • Краткое 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 11.09.2011

  • Расчет 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 19.03.2012

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.