1. Исходные данные

1. Тип турбинной установки – ТС-3 «Крым»

2. Мощность ГТЗА,

3. Количество ступеней,

4. Мощность ступени,

5. Давление пара перед ступенью,

6. Температура газа перед ступенью,

7. Скорость газа на входе в сопла,

8. Давление пара за ступенью,

9. Расход пара,

10. Частота вращения ротора турбины,

11. Удельный расход топлива на установку,

12. Автономность,

13. Диаметр ступени,

2. Тепловой расчет двухвенечной судовой паровой турбины

   1. В зависимости от мощности и начальных параметров пара находится эффективный КПД, который для двухвенечных колес, что связано с большими окружными и камерными потерями, можно принять равным:

2. По заданной мощности находится механический КПД:

3. В связи с утечками пара в концевых уплотнениях, штоках сопловых клапанов и т.д. необходимо принять значение коэффициента, учитывающего эти потери:

4. Внешний КПД будет равен:

Где:

5. Внутренний КПД ступени:

6. Внутренняя мощность:

7. Далее необходимо определиться в степенях реактивности направляющих и рабочих лопаток. В современных двухвенечных ступенях скорости, для повышения их экономичности и получения плавного изменения высот рабочих лопаток, обычно вводится небольшая степень реактивности на рабочих и направляющих лопатках.

8. Величина скоростной характеристики ступени:

Где:

9. Определяем располагаемый теплоперепад:

Где:

10. Внутренний теплоперепад:

11. Энтальпия пара за ступенью:

12. Расход пара на ступень:

13. Условная скорость истечения пара из сопл:

14. Окружная скорость ступени:

15. Располагаемый теплоперепад в соплах:

16. Действительная абсолютная скорость истечения пара из сопл:

17. Критическое давление пара:

Где: – критическое отношение давлений для перегретого пара

18. Теплоперепады в первом и втором рабочем венце и втором направляющем аппарате:

19. По результатам рассчитанных параметров изображаем на миллиметровой бумаге тепловой процесс расширения пара в соплах (рис. 2.1).

3. Газодинамический расчет ступени

1. Потери энергии в соплах:

2. Критическая скорость истечения пара:

Где: – критический теплоперепад.

3. Определяем удельный объём пара в точке по I-S диаграмме

4. Определяем угол отклонения струи в косом срезе:

3.4.1) Коэффициент энергетических затрат:

3.4.2) Коэффициент потерь, отнесенный к полезно используемой энергии:

3.4.3) Показатель политропы:

Где:

3.4.4) Скорость звука в конце расширения в соплах:

Где:

3.4.4) Находим значение угла :

3.4.5) Находим значение угла :

3.4.6) Угол отклонения струи пара в косом срезе:

5. В двухвенечных ступенях скорости в качестве сопл применяются расширяющиеся сопла (сопла Лаваля), способные перерабатывать большие теплоперепады. В этих соплах при понижении давления за решеткой ниже расчетного (критического) имеет место дополнительное расширение в косом срезе, следовательно, ускорение потока и поворот на некоторый угол .

6. Угол выхода абсолютной скорости из сопл с учетом отклонения в косом срезе:

7. На миллиметровой бумаге строится треугольник скоростей выхода пара из сопл. Используя “Теорему Пифагора”, определяем параметры треугольника.

3.7.1) Значение проекции действительной абсолютной скорости истечения пара из сопл:

3.7.2) Значение относительной скорости входа пара на рабочие лопатки первого венца:

3.7.3) Угол входа относительной скорости пара на рабочие лопатки первого венца:

8. Теоретическая относительная скорость выхода потока пара из рабочих лопаток первого венца.

9. Относительная скорость выхода потока из рабочих лопаток первого венца:

Где:

10. Угол выхода относительной скорости с первого венца рабочих лопаток:

11. Строим треугольник скоростей выхода пара из рабочих лопаток первого венца и определяем его параметры.

3.11.1) Проекция абсолютной скорости выхода пара из рабочих лопаток первого венца:

3.11.2) Абсолютная скорость выхода пара из рабочих лопаток первого венца:

3.11.3) Угол выхода абсолютной скорости из рабочих лопаток первого венца:

12. Потеря энергии на рабочих лопатках первого венца:

13. Теоретическая абсолютная скорость выхода пара из направляющего аппарата:

14. Абсолютная скорость выхода пара из направляющего аппарата:

Где:

15. Угол выхода абсолютной скорости из направляющего аппарата:

16. Строим выходной треугольник скоростей из направляющего аппарата второго венца и определяем его параметры:

3.16.1) Проекция абсолютной скорости выхода пара из направляющего аппарата второго венца:

3.16.2) Относительная скорость выхода пара из направляющего аппарата второго венца:

3.16.3) Угол входа относительной скорости на рабочие лопатки второго венца:

17. Потеря энергии в направляющем аппарате второго венца:

18. Теоретическая относительная скорость выхода пара из рабочих лопаток второго венца:

19. Относительная скорость выхода пара из рабочих лопаток второго венца:

Где: – коэффициент скорости для рабочих лопаток второго венца

20. Угол выхода относительной скорости из рабочих лопаток второго венца:

21. Строим выходной треугольник скоростей выхода пара из рабочих лопаток второго венца и определяем его параметры:

3.21.1) Проекция абсолютной скорости:

3.21.2) Абсолютная скорость:

3.21.3) Угол выхода абсолютной скорости:

22. Потеря энергии на рабочих лопатках второго венца:

23. Потеря энергии с выходной скоростью:

24. Окружной КПД ступени, выраженной через потери:

25. Окружной КПД ступени, выраженный через проекции скоростей:

26. Погрешность вычислений: