Тепловой расчте двухвальной ГТУ
Федеральное агентство по образованию
ГУО ВПО “Уральский Государственный Технический Университет – УПИ”
Филиал
в г. Краснотурьинске
Кафедра
“Оборудование и эксплуатация газопроводов”
Курсовой
проект
ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЙ
РАСЧЕТ СТУПЕНИ ОСЕВОЙ ТУРБИНЫ
Руководитель Гулина С.А.
ст. преподаватель
Студент Кириллов А.С.
Группа Т-35051Кт
Краснотурьинск
2008
СОДЕРЖАНИЕ.
1. ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………
2. РАСЧЕТ СТУПЕНИ ОСЕВОЙ ТУРБИНЫ ПО СРЕДНЕМУ ДИАМЕТРУ…… 4
2.1.
Определение основных
сечения ступени
турбины……………………………………………………………
2.2. Определение параметров потока в сопловом аппарате ступени на
среднем диаметре…………………………………………………………
2.3. Определение параметров потока за лопаточным венцом рабочего
колеса на
среднем диаметре……………………………………
3. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ
ГАЗОВОГО ПОТОКА НА РАЗЛИЧНЫХ
РАДИУСАХ…………………………………………………………
4. ПРОФИЛИРОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ СТУПЕНИ ТУРБИНЫ
НА РАЗЛИЧНЫХ
РАДИУСАХ……………………………………………………..
5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………
6. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………
ПРИЛОЖЕНИЕ1…………………………………………………
ПРИЛОЖЕНИЕ2…………………………………………………
ПРИЛОЖЕНИЕ4…………………………………………………
ПРИЛОЖЕНИЕ8…………………………………………………
ВВЕДЕНИЕ
Данный
курсовой проект необходим для того,
чтобы обучить студентов
- частота вращения ротора;
- расход рабочего тела (газа);
- полные давление газа на входе в ступень турбины;
- полная температура газа на входе в ступень турбины;
- изоэнтропический теплоперепад ступени турбины;
В приближённых расчётах ступени осевой турбины принимают значения показателя адиабаты ; газовой постоянной ; среднюю теплоёмкость .
Целью
расчёта является определение газодинамических
параметров ступени на среднем диаметре,
газодинамический расчет ступени на
различных радиусах с учетом закона
закрутки, профилирование пера лопатки
и построение его профиля.
2.
РАСЧЕТ СТУПЕНИ
ОСЕВОЙ ТУРБИНЫ
ПО СРЕДНЕМУ ДИАМЕТРУ.
2.1. Определение
основных геометрических
размеров меридионального
сечения ступени турбины
1. Задаёмся величиной осевой скорости на входе в турбину Са0=140м/с, определяем величину кольцевой площади на входе в СА турбины
по таблицам газодинамических функций определяем
м2
2. Температура газа на выходе из ступени
где
- КПД ступени
3. Температура
газа на выходе из ступени
при изоэнтропическом
4. Полное давление газа на выходе из ступени
5. Кольцевая
площадь на выходе из ступени
турбины F2. Для этого предварительно
оцениваем величину осевой составляющей
Cа2, при этом осевая составляющая
на входе в турбину Cа0=140 м/с, осевая
составляющая скорости от первой к последней
ступени турбины плавно возрастает. При
обычных диффузорностях проточной части
для первой ступени турбин Са2/Са0
= 1,15
Са2=160
м/с
по таблицам газодинамических функций определяем
6. По выбранной величине , определяем высоту рабочей лопатки по выходной кромке ступени турбины:
7. Средний диаметр на выходе из ступени турбины
8. Периферийный диаметр на выходе из ступени турбины
9. Втулочный диаметр на выходе из турбины высокого давления
10. Определим высоту соплового аппарата (СА) на входе в ступень турбины
11. Определение ширины лопаток
- ширина венцов лопаток
- осевой
зазор между лопаточными
- радиальный
зазор в турбине обычно
12. Угол раскрытия γk проточной части
где полученное значение γ не должно превышать 15…200 .
На
основе полученных диаметральных и
осевых размеров вычерчивается эскиз
меридионального сечения
проточной части ступени
турбины (приложение 1). При прорисовке
вначале производят разметку ширины
венцов и межвенцовых зазоров
на среднем диаметре.
13. Определяем
величину кольцевой площади
(прил. 1)
где - снимаются с чертежа меридионального профиля ступени турбины.
14. Окружная скорость, соответствующая диаметру
15. Параметр нагруженности ступени
16. Коэффициент расхода
17. В первом приближении определяем угол выхода потока α2
18. Определяем абсолютную скорость выхода потока из ступени турбины
19. Приведенное значение скорости С2
находим по таблицам ГДФ или по формуле
20. Статическое давление на выходе из ступени
21. Изоэнтропический теплоперепад в ступени при расширении газа до давления
2.2.
Определение параметров
потока в сопловом аппарате
ступени на среднем
диаметре
1. Изоэнтропический теплоперепад в СА
2. Изоэнтропический теплоперепад в РК
3. Изоэнтропическая скорость потока за СА
4. Абсолютная скорость потока за СА
где
- коэффициент скорости, в современных
ступенях осевых турбин выбирается в диапазоне
0,96…0,98
5. Приведенное значение скорости С1
и далее находим ; – по таблицам ГДФ или по формулам
;
6. Статическая температура на выходе из СА
так как
процесс расширения энергоизолированный,
следовательно
.
7. Температура
за СА в изоэнтропическом
8. Статическое
давление за СА в
9. Полное
давление за СА в
Для оценки
снижения полного давления вводят понятие
коэффициента потери полного давления
при значениях
;
находится в пределах
.
- не попадает в пределы
10. Изоэнтропическая приведенная скорость потока за СА
11. Определяем
угол выхода потока из
где для определяем по ГДФ
12. Находим
угол отставания потока
в косом срезе СА по рис. 4 методического
указания «Газодинамический расчет ступени
осевой турбины»
13. Эффективный угол выхода из СА
14. Оцениваем
угол установки γ профиля в
решетке по рис. 5 методического
указания «Газодинамический
Принимаем , ,
15. Хорда профиля лопатки СА в среднем сечении
16. Значение оптимального
с точки зрения кпд
17. Оптимальный шаг решетки РК
18. Оптимальное число лопаток в венце
Полученное число округляется до ближайшего целого числа и вычисляется соответствующий ему шаг .
19. Ширина межлопаточного канала в горле
20. Осевая и
окружная составляющие
21. Окружная
составляющая скорости на
22. Угол входа потока в РК в относительном движении
т.к.
, то
23. Скорость на входе в РК в относительном движении
24. Температура
торможения газа перед рабочей
лопаткой в относительном
25. Давление
торможения газа перед рабочей
лопаткой в относительном
26. Приведенная
скорость потока в
2.3.
Определение параметров
потока за лопаточным
венцом рабочего колеса
на среднем диаметре
Проверяем
рабочие лопатки на растяжение от
действия центробежных сил, при
- коэффициент формы пера и при
плотность материала рабочей лопатки
ЭП 220.
По справочным данным (2) для принятого материала лопатки, температуре торможения газа перед рабочей лопаткой в относительном движении и заданного режима работы определяем придел длительной прочности.
где - запас прочности лопатки выбирается в приделах 1,5…2,0
- условие прочности выполняется.
1. Скорость
истечения газа из РК в
2. Приведенное
значение изоэнтропической
3. Приведенное
значение действительной
где
- коэффициент скорости. В современных
турбинах выбирается 0,94…0,96.
4. Величина
угла выхода потока из
где
,
- коэффициент потери полного давления
в рабочем колесе. При значениях
и
.
5. Определяем
степень конфузорности
6. Уточняем
значение коэффициента
7. Угол отставания
потока в косом срезе рабочего
венца определяется в
8. Эффективный угол выхода из решетки
9. Оцениваем
угол установки у профиля в
решетке по рис. 5 методического
указания «Газодинамический
Принимаем ,
10. Хорда профиля лопатки РК в среднем сечении
11. Значение оптимального относительного шага решетки РК находим в функции углов и по рис. 6 методического указания «Газодинамический расчет ступени осевой турбины»
12. Оптимальный шаг решетки РК
13. Оптимальное число лопаток в венце
Полученное число округляется до ближайшего целого числа и вычисляется соответствующий ему шаг .
14. Ширина межлопаточного канала в горле
15. Статическая температура на выходе из РК
16. Осевые
и окружные составляющие
17. Окружная
составляющая абсолютной
18. Абсолютная скорость за рабочим колесом
19. Полная
температура на выходе из
20. Приведенное значение абсолютной скорости за рабочим колесом
далее находим – по таблицам ГДФ или по формуле
21. Полное давление потока на выходе из ступени
22. Угол выхода потока в абсолютном движении
т.к. , то
23. Теоретическая работа ступени
Все величины
должны совпадать с точностью
до погрешности вычисления.
24. Мощность, вырабатываемая ступенью
25. Окружной КПД ступени
26. Расчет эффективной работы ступени с учетом потерь.
27. Используемый теплоперепад
28. Потери энергии в ступени в сопловом аппарате
29. Потери энергии в рабочем колесе
где
30. Потери энергии с выходной скоростью
31. Используемый теплоперепад в ступени
эта величина
должна совпадать с используемым
теплоперепадом, определенным по п.27 точностью
до погрешности вычисления.
3. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ГАЗОВОГО ПОТОКА НА РАЗЛИЧНЫХ РАДИУСАХ.
Порядок расчета
параметров потока по радиусу проточной
части при профилировании лопаток
по закону постоянства угла абсолютной
скорости
.
Я выбрал закон
закрутки
,потому что при проектировании
лопатки по этому закону она получается
менее витой, что облегчает её производство.
Технологичность производства таких лопаток
позволяет сделать их охлаждаемыми, что
мне необходимо, так как температура входа
в турбину 1500⁰ К.
При профилировании по этому способу
Индексы:
вт – втулочное сечение лопатки
ср - серединное сечение лопатки
пер – периферийное сечение лопатки
1. Угол абсолютной скорости газа в осевом зазоре
2. Осевая составляющая абсолютной скорости газа в осевом зазоре
3. Окружная составляющая абсолютной скорости газа в осевом зазоре
4. Абсолютная скорость газа в осевом зазоре
5. Изоэнтропическая абсолютная скорость газа в осевом зазоре
6. Изоэнтропическая работа в СА
7. Окружная скорость решетки РК на входе и на выходе
8. Окружная составляющая абсолютной скорости газа за РК
9. Осевая составляющая абсолютной скорости газа за РК
10. Изоэнтропическая степень реактивности
11. Кинематическая степень реактивности
12. Угол абсолютной скорости газа за РК
13. Абсолютная скорость газа за турбиной
14. Угол выхода потока из РК в относительном движении
15. Угол входа потока в РК в относительном движении