5.3. Предварительный расчет первой нерегулируемой ступени

В первой ступени, которая следует за регулирующей ступенью, всегда стремятся осуществить полный подвод пара при допустимой высоте сопел. На основе уравнения неразрывности для выходного сечения сопловой решетки оценивается средний диаметр первой ступени

,

(5.1)

где G₀ – расход пара через первую нерегулируемую ступень, кг/с;

v_1t – удельный объем пара (м³/кг) оценивается в конце теоретического процесса расширения в соплах по процессу в H-S диаграмме (см. рис. 5.2); для этой цели откладывают ориентировочный теплоперепад 30–45 кДж/кг от точки А, характеризующей состояние пара на выходе из регулирующей ступени;

Х_ф – коэффициент для промежуточных ступеней определяется по формуле (4-а) или принимается в пределах 0,42–0,52 в зависимости от степени реактивности ступени и увеличивается с увеличением высоты рабочих лопаток ступени; обычно степень реактивности ступеней ЦВД и ЦСД лежит в пределах от 0,1 до 0,4, а в ЦНД может увеличиваться до 0,6. Определить нужную степень реактивности ступени на среднем диаметре можно по формуле 6.1;

е – степень парциальности подвода пара в нерегулируемые ступени равна 1,0;

n – число оборотов ротора турбины, 1/с;

l₁ – высота лопаток для маломощных турбин принимается не менее 12 мм. Если при этом диаметр получается небольшим (0,6–0,7 м), то приходится вводить степень парциальности;

₁ – угол выхода пара из сопловой решетки для турбин малой мощности составляет (11–12) при высоте лопаток (12–14 мм), а для турбин большой мощности угол ₁ = (13–16).

Для турбин большой мощности целесообразнее, задавшись из конструктивных соображений диаметром первой ступени (0,8–1,0 м), определить высоту сопловых лопаток l₁ по формуле (5.1). Степень реактивности на среднем диаметре ступени _ср принимается 0,1–0,2 с таким расчетом, чтобы у корня лопатки она была в пределах _к  0,03–0,07 (см. п.6.1).

5.4. Предварительный расчет последней ступени давления

5.4.1. Средний диаметр последней ступени давления конденсационной турбины можно определить по формуле

,

(5.2)

где G_к – расход пара через последнюю ступень (3.20), кг/с;

v_к – удельный объем пара за последней ступенью, м³/кг, берется из предварительного построения процесса турбины в Н-S диаграмме (см. рис. 3.1–3.3);

 – отношение диаметра последней ступени к высоте лопатки этой ступени – в предварительных расчетах принимается 6–8 для турбин малой мощности и 2,7–3,0 для турбин большой мощности;

_вс – относительная потеря с выходной скоростью последней ступени, принимается 0,015–0,03;

Н₀ – располагаемый теплоперепад турбины, кДж/кг;

₂ – угол выхода пара из последней ступени, который рекомендуется принимать 90.

5.4.2. Пренебрегая разницей высот сопловой и рабочей решеток первой ступени, корневой диаметр принимается равным

.

(5.3)

5.4.3. Для части высокого давления мощных конденсационных турбин, а иногда и для всей проточной части турбины (см. рис. 5.1, форма 3, 4, 5) принимают постоянный корневой диаметр d_к = const. Это позволяет унифицировать хвостовые крепления рабочих лопаток. Если в этих ступенях принять постоянными значения относительных скоростей и реакцию у корня рабочих лопаток, то все лопатки этой группы будут иметь одинаковые профили и отличаться будут только высотой.

Тогда для любой ступени, в том числе и последней, высоту сопловых лопаток можно определить из соотношения

.

(5.4)

В первом приближении полагая, что , высоты сопел ступеней увеличиваются пропорционально увеличению удельных объёмов пара. Тогда высота сопел последней ступени может быть определена

.

(5.5)

Средний диаметр последней ступени определится

.

(5.6)

Зная средние диаметры первой и последней ступеней давления, строят диаграмму для определения числа ступеней и разбивки теплоперепада по ним.