Главная              Рефераты - Разное

«Турбины тэс и аэс» - реферат

Курсовая работа
по предмету «Турбины ТЭС и АЭС»

РАСЧЁТ СТУПЕНИ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ
В ОДНОМЕРНОЙ ПОСТАНОВКЕ

Студент ___________ Игнатьев А. В.
Группа 3037/1

Преподаватель _________________
доц. Гаев В. Д.


Введение

Паровая турбина – наиболее распространённый тип агрегата, преобра­зующего тепловую энергию пара в механическую энергию вращения вала на крупных тепловых и атомных электрических станциях. Паровые турбины отличаются большой производительностью, высоким (по сравнению с ГТУ) КПД, возможностью применения дешёвого рабочего тела (воды) при сжигании в паровом котле топлива любого типа и сорта. К недостаткам паровых турбин можно отнести сложность конструкции, высокие требования к коррозионной и износо­стойкости (особенно на сту­пенях низкого давления, где пар влажный), доста­точно большие габариты, а следовательно, высокую себестоимость.

Основной цикл современных паротурбинных установок – цикл Ренкина, реализуемый обычно с перегревом пара (рис. 1). Процесс в турбине можно в первом приближении считать адиабатическим.

Паровая турбина может иметь один или несколько цилиндров высокого, среднего и низкого и давления. В каждом цилиндре пар расширяется в нескольких ступенях. Ступень паровой тур­бины состоит из венца направляющих лопаток, укреп­лённых на корпусе цилиндра, и венца рабочих лопаток, установленных на роторе. Направляющие лопатки служат для прида­ния струям пара оптимального направления; через рабочие лопатки ротору сообщается кине­ти­ческая энергия. Ступень называется активной, если пар не расширяется в рабочих лопатках, и реактивной в противном случае.

Реальный процесс в турбинной ступени не изоэн­тропен. Необратимые потери сни­жают КПД ступени и повышают температуру пара на выходе из неё. График процесса турбины изображён на рис. 2. Скачки энтальпии связаны с изме­рением скорости потока на разных участках относительно движу­щихся и неподвиж­ных деталей.

Расчёт паровой турбины состоит, вообще говоря, из трёх этапов: одномерный – в предположении, что параметры пара изменяются только вдоль оси, двумерный – при рассмотрении изменения свойств пара по радиусу, и трёхмерный – описание движения пара по профилю канала. Наиболее прост и обычно имеет наибольшее влияние первый этап, который здесь и рассматривается.

В данной работе решается прямая задача расчёта турбинной ступени: по известной геометрии ступени рассчитываются параметры внутри неё и её рабочие показатели. Обратная задача – построение ступени по требуемым характеристикам; она обычно очень сложна и решается на основе прямой методом последовательных приближений.

Исходные данные

Согласно заданию преподавателя, к расчёту приняты следующие исходные данные.

Таблица 1. Исходные данные

Наименование параметра

Обозна­чение

ЕИ

Значение

Турбина

К‑300‑240

Цилиндр

ЦВД с реактивными лопатками

Частота оборотов вала

n

об/мин

3000

Расход пара через ступень

G 0

т/час

897,5800

кг/с

249,3277

Расход пара через направ­ляющие лопатки (без расхода в зазоры)

G 1

т/час

882,1713

кг/с

245,0476

Расход пара через рабочие лопатки (без расхода в зазоры)

G 2

т/час

880,3596

кг/с

244,5443

Давление на входе в ступень

P 0

атм

152,6769

бар

154,6999

Температура на входе в ступень

t 0

°C

476,4

T 0

K

749,55

Угол наклона абсолютной скорости выхода пара из направляющего аппарата (см. рис. 3, 4)

α1

град.

15,347

рад

0,26786

Скоростной коэффициент сопла

φ

0,9771

Угол наклона относительной скорости выхода пара из рабочего аппарата

β2

град.

16,010

рад

0,27943

Скоростной коэффициент рабочих лопаток

ψ

0,9668

Средний диаметр направ­ляющего аппарата

D 1

м

0,8035

Средний диаметр рабочего аппарата

D 2

0,8050

Длина направ­ляющих лопаток

L 1

0,0535

Длина рабочих лопаток

L 2

0,0550

Коэффициент расхода направ­ляющих лопаток

μc нл

0,9700

Коэффициент расхода рабочих лопаток

μc рл

0,9626

Расчёт

Расчёт произведён в таблице 2. Нумерация строк таблицы ведётся по используемой методике. По давлениям P 1 и P2 проводятся итерации до совпадения расхода через соответствующие лопатки при выбранном перепаде с заданным.

Основной задачей расчёта является определение показателей ступени: степени реактивности ρт , относительного КПД на лопатках ηu и мощности ступени N.

Таблица 2. Ход расчёта

№ п.

Формула

ЕИ

Вычисление и результат

Расчёт направляющего аппарата

4

кДж/кг

3233,68

5

м³/кг

0,01904

6

6,2343

10

м²

12

м/с

15

МПа

По рекомендации преподавателя, принимаем

16

кДж/кг

3223,92

17

м³/кг

0,01954

18

кДж/кг

19

м/c

20

кг/с

21

Сравниваем и

22

Уточняем P 1 :
и возвращаемся к п. 16

МПа

16

кДж/кг

3224,98

17

м³/кг

0,01953

18

кДж/кг

19

м/c

20

кг/с

21

Сравниваем и

– точность достаточна

23

м/c

24

кДж/кг

25

кДж/кг

26

°C

470,95

27

м³/кг

0,01954

28

кДж/кг

6,235

29

м/c

30

м/c

31

м/c

32

м/c

33

Если , то

град

рад

1,462

Расчёт рабочего колеса

37

м2

39

м/c

3,14 cdot 0,805 cdot 3000/60=126,45

42

кДж/кг

43

МПа

По рекомендации преподавателя, принимаем

44

кДж/кг

3215,69

45

м³/кг

0,02001

46

кДж/кг

47

м/c

48

кг/с

49

Сравниваем и

50

Уточняем P2 :
и возвращаемся к п. 44

МПа

44

кДж/кг

3216,43

45

м³/кг

0,01997

46

кДж/кг

47

м/c

48

кг/с

49

Сравниваем и

50

Уточняем P2 :
и возвращаемся к п. 44

МПа

44

кДж/кг

3216,50

45

м³/кг

0,01996

46

кДж/кг

47

м/c

48

кг/с

49

Сравниваем и

50

Уточняем P2 :
и возвращаемся к п. 44

МПа

44

кДж/кг

3216,52

45

м³/кг

0,01996

46

кДж/кг

47

м/c

48

кг/с

49

Сравниваем и

– точность достигнута.

51

м/c

52

м/с

53

м/с

54

м/c

55

м/c

56

Если c 2u > 0, то .
Если c 2u < 0, то

град

57

кДж/кг

58

кДж/кг

59

кДж/кг

3225,25−8,16 = 3217,09

60

кДж/кг

3217,09−35,43²/2000 = 3216,46

61

кДж/кг

3216,09

62

кДж/кг

3233,68−3216,09 = 17,59

63

8,16/17,59 = 0,476

65

16,88/17,59 = 0,9596

66

кВт

Заключение

В ходе работы были рассчитаны в одномерном приближении показатели паровой турбины, исходя из её геометрических особенностей и входных параметров. Видим, что степень реактивности ступени, характеризующая соотношение между напором пара на выходе и располагаемым перепадом энтальпии потока, ρт = 0,476 (реальную ступень считают активной, когда ρт < 0,15 – 0,2, т. е. большая часть используемой тепловой энергии пара переходит в его кинетическую энергию). КПД ступени ηu = 0,9596 – важнейший технико-экономический показатель. Как видим, он значительно превосходит КПД установки в целом; однако даже у идеальной ступени не может быть 100%‑ного КПД, поскольку скорость выхода из рабочих лопаток не может быть нулевой, а с ней выносится кинетическая энергия пара. Также определена мощность, вырабатываемая ступенью, Nu