Автор работы: Пользователь скрыл имя, 17 Января 2013 в 17:53, курсовая работа
Прототипом проектируемой турбины является турбина К-22-90, которая выполнена на начальные параметры: P0 = 100 бар, t0 = 550°C. Pк = 0,05 бар. Турбина одноцилиндровая с одним выхлопом в конденсатор. Проточная часть турбины состоит из двухвенечной регулирующей ступени и последующих ступеней активного типа, которые имеют насадные диски. На основе данного прототипа в курсовом проекте предлагается разработать проточную часть турбины на заданные параметры. При этом необходимо определить количество ступеней турбины, выполнить детальный расчет трех ступеней, в том числе регулирующей, также проверить на прочность диафрагму первой нерегулируемой ступени и рабочую лопатку последней.
Введение.
1. Технологическая часть.
2. Расчетная часть
2.1. Предварительный расчет проточной части турбины.
2.2. Предварительный расчет регулирующей ступени.
2.3. Предварительное построение процесса расширения пара в турбине.
2.4. Предварительный расчет ЧВД
2.5. Предварительный расчет ЧСД
2.6. Предварительный расчет ЧНД
2.7. Детальный расчет регулирующей ступени
2.8. Детальный расчет первой нерегулируемой ступени ЧВД.
2.9. Детальный расчет первой нерегулируемой ступени ЧСД.
2.10. Расчет на прочность диафрагмы второй ступени ЧВД
Заключение
Список использованных источников
Располагаемый теплоперепад ступени кДж/кг.
Окружная скорость на среднем диаметре
м/с.
Располагаемые теплоперепады в сопловой и рабочей решетках:
По i-S диаграмме определяем параметры пара за решетками P1, P2, V1t и V2t.
бар, м3/кг;
бар, м3/кг;
Теоретическая абсолютная скорость выхода из сопловой решетки
м/с.
Скорость звука в потоке пара за сопловой решеткой
м/с.
Число Маха сопловой решетки
Коэффициент расхода сопловой решетки (с последующим уточнением).
Выходная площадь сопловой решетки
м2.
Высота сопловых лопаток по предварительному расчету
м.
Для полного подвода пара определяем эффективный угол
По значению - угол выхода из последней ступени ЧСД, выбираем профиль сопловой решетки: С-90-09А.
Коэффициент скорости сопловой решетки j = 0,967 /1, рис.7/.
Действительная абсолютная скорость выхода из сопел
м/с.
Так как число Маха
Шаг сопловых лопаток
м.
Число сопловых лопаток
Принимаем и уточняем шаг: м.
Относительная скорость пара на входе в рабочую решетку
м/с.
Угол входа в рабочую решетку
Потеря энергии в сопловой решетке
кДж/кг.
Теоретическая относительная скорость выхода из рабочей решетки
м/с.
Скорость звука и число Маха рабочей решетки
м/с;
Высота рабочих лопаток
м,
здесь D = 0,003м - суммарная перекрыша /1, табл.2/.
Отношение b2/l2 по прототипу равно 1,01.
Хорда м.
Принимаю коэффициент расхода рабочей решетки
Выходная площадь рабочей решетки
м2.
Угол выхода из рабочей решетки
По значению уточняю коэффициент расхода рабочей решетки /1, рис.8,/.
м2.
По значению выбираем профиль рабочей решетки: Р-23-14А.
Коэффициент скорости рабочей решетки f = 0,933 /1, рис.7/.
Действительная скорость выхода из рабочей решетки
м/с.
Абсолютная скорость выхода из ступени
м/с.
Угол выхода потока из ступени
По полученным скоростям и углам строем треугольники скоростей и проверяем расчет.
Рис.8 Треугольники скоростей первой не регулируемой ступени ЧВД.
Шаг рабочих лопаток
мм.
Число рабочих лопаток
Принимаем и уточняем шаг
Потеря энергии в рабочей решетке
кДж/кг.
Потеря с выходной скоростью
кДж/кг.
Располагаемая энергия ступени
кДж/кг,
где - коэффициент использования выходной скорости в следующей ступени.
Относительный лопаточный КПД
Коэффициент потерь от трения боковых поверхностей рабочего колеса в паровой среде:
Потери от трения
кДж/кг.
Коэффициент потерь от протечек через диафрагменное уплотнение
Здесь - площадь зазора в уплотнении, м2, где dу - диаметр уплотнения, определяется по прототипу и для данной ступени равен 0,475м; dу = 0,8мм - радиальный зазор в уплотнении; mу = 0,7 - коэффициент расхода уплотнения; zу =6 - число гребней уплотнения.
м2.
Коэффициент потерь от протечек через бандажное уплотнение поверх рабочих лопаток
Здесь dп = d + l2 = 1,05+0,02495 = 1,07495м; dr = 1мм, da = 5мм - радиальный и осевой зазоры; z = 2 - число гребней бандажного уплотнения.
Суммарная потеря от утечек
кДж/кг.
Использованный теплоперепад ступени
кДж/кг.
Внутренний относительный КПД
Внутренняя мощность ступени
кВт.
2.10. Расчет на прочность диафрагмы первой ступени ЧВД
Диафрагмы паровых турбин испытывают действие разности давлений, вызывающей их изгиб. Оценка надежности сварной диафрагмы выполняется расчетом ее прогиба и максимального напряжения от разности давлений по упрощенной методике А.М. Валя.
Исходные данные для расчета, конфигурация диафрагмы и ее размеры принимаются по прототипу и из детального расчета первой ступени ЧВД.
Размеры диафрагмы: внутренний диаметр d = 0,470м, толщина диафрагмы d = 55,5мм – по прототипу; средний диаметр dср = 1м, высота сопловых лопаток l1 = 15мм – из детального расчета.
Материал диафрагмы: сталь 15Х12ВМФ, предел текучести = 530 МПа при температуре 580°C.
Внешний диаметр вычисляем с учетом среднего диаметра и высоты сопловых лопаток:
D = dср + 2´l1 = 1 + 2´0,015 = 1,03м.
Отношения
Максимальное напряжение, МПа, определяется по формуле:
Прогиб диафрагмы, м, определяется по формуле:
В этих формулах здесь и – давления соответственно перед ступенью и за сопловой решеткой; E » 2,1´105 МПа – модуль упругости материала диафрагмы; коэффициенты и , зависящие от конструктивных параметров диафрагмы определяются по [1, рис.19] и равны соответственно 450 и 730.
Коэффициент запаса прочности
= 1,85мм
так как прогиб чрезмерно велик, то увеличиваю толщину диафрагмы до 80мм, и повторяю расчет.
Отношения
Максимальное напряжение, МПа, определяется по формуле:
Прогиб диафрагмы, м, определяется по формуле:
Коэффициент запаса прочности
= 0,4мм