Расчет первой ступени паровой турбины ПТУ К-500-65/3000Корпус ЦВД выполнен 2-х поточным, двухстенной конструкции. В каждом потоке имеется 5 ступеней давления, две ступени каждого потока расположены во внутреннем цилиндре, две ступени – в обойме и одна непосредственно во внешнем корпусе. Проточная часть ЦВД снабжена развитой системой влагоудаления. Попадающая на рабочие лопатки влага отбрасывается центробежными силами в специальные ловушки, расположенные напротив срезанной части бандажа. Турбина имеет четыре нерегулируемых отбора пара в ЦВД: - - - - Для исключения выхода радиоактивного пара из турбины, в ней предусмотрены концевые уплотнения, питающиеся «чистым» паром от специальной испарительной установки. I . Процесс расширения пара в турбине в h , s -диаграмме. 1. h , s -диаграмме принимаем потери давления в стопорных и регулирующщих клапанах равными 4 % от Р 0 : D P/P 0 =0,04; D P = P 0 * 0,04 = 6,8 * 0,04 = 0,272 МПа ; P 0 = P 0 - D P = 6,8 – 0,27 = 6,53 МПа По h , s -диаграмме находим: h 0 = 2725 кДж/кг; u 0 = 0,032 м 3 /кг ; h к = 2252 кДж/кг; x 0 = 0,995 2. H 0 = h 0 – h к = 2725 – 2252 = 472 кДж/кг; 3. Задаемся значением внутреннего относительного КПД турбины: h oi = 0,8. Принимаем КПД генератора h г = 0,985, КПД механический h м = 0,99. 4.
 II . Предварительный расчет 1-й ступени. 1. h ос =80 КДж/кг. По h , s -диаграмме , удельный объем пара на выходе из сопловой решетки u 1 t = 0,045 м 3 /кг. 2.  где m 1 = 0,96 – коэффициент расхода, принннят по [1]; r = 5 (15)% - степень реактивнности, принят по [1]; a 1э = 11 ° - угол выхода пара из сопловой решетки: е =1– степень парциальности: Х ф =0,5 – отношение скоростей, принимая согласно l 1 , где l 1 = 0,015 м –высота сопловой решетки , по [1].  3.  4.  III . Предварительный расчет последней ступени. 1. d к ) принимают постоянным. В этом случае высота рабочих лопаток 1-й и последней ступеней связаны приближенной зависимостью:  , где: l 2 = l 1 + D = 0,015 + 0,003 = 0,018м – высота рабочей лопатки 1-й ступени; u zt = 0,5 м 3 /кг – удельный объем пара за последней ступенью (по h , s -диаграмме). u 2 t » u 1 t = 0,045 м 3 /кг  =0,178м 2. d z = ( d 1 – l z ) + l z = (1,05-0,018)+0,178= 1,21 м.(1,46) IV . Выбор числа ступеней ЦВД и распределение теплоперепадов между ними.
Строим кривую изменения диаметров вдоль проточной части ЦВД. По оси абсцисс откладываем произвольные равные отрезки. На пересечении с кривой изменения диаметров, получаем примерные диаметры промежуточных ступеней (см. рис. 1). ( d 1 = 1,05 м; d 2 = 1,09 м; d 3 = 1,13 м; d 4 = 1,17 м; d 5 = 1,21 м;) d 1 = 1,3 м; d 2 = 1,34 м; d 3 = 1,38 м; d 4 = 1,42 м; d 5 = 1,46 м; Располагаемые теплоперепады для каждой ступени: h о z = 12,3 * ( dz /Хф) 2 h о1 =56,96 КДж/кг;(83,15) h о2 =59,12 КДж/кг;(88,34) h о3 =61,3 КДж/кг;(93,7) h о4 =63,46 КДж/кг;(99,21) h о5 =65,63 КДж/кг.(104,87) Средний теплоперепад ступени: h оср =94,9 КДж/кг;(61,3) 4.Коэффициент возврата теплоты: q = l *(1- h c oi )*Н 0 *( z ’-1)/ z ’, где h c oi =0,97 – ожидаемое КПД ступени; l = 2,8*10 -4 – коэффициент для турбин на насыщенном паре; z ’ = 5 – число ступеней (предварительно) q = 2,8*10 -4 *(1-0,97)*472*(5-1)/5 = 3,17*10 -3 5. Число ступеней ЦВД: q = l *(1- h c oi )*Н 0 *( z ’-1)/ z ’, где
 Изоэнтропный теплоперепад в сопловой решетке: h ос = (1 - r ) * h 0 = (1-0,024) *93,05 = 90,82 КДж/кг.
Энтальпия пара за сопловой решеткой: h c = h 0 – h oc = 2725 – 90,82= 2634,18 КДж/кг. По h , s -диаграмме определим параметры пара: u 1 t = 0,046 м 3 /кг, Р 1 = 4,3 МПа. Теоретическая скорость пара на выходе из сопловой решетки: Высота сопловой решетки: l 1 = Теоретическая относительная скоорость выхода пара из рабочей решетки: w 2 t = |
Расчет первой ступени паровой турбины ПТУ К-500-65/3000
= 4,99 » 5 
Расхождение : 
Распределим равномерно по всем ступеням и уточним теплоперепады каждой ступени: h ’ о z = h о z + D / z 
Выходная площадь сопловой решетки: 
m 1 = 0,97 – коэффициент расхода.
Число Маха: M 1 t = 
к = 1,35 – показатель адиабаты пара. По значениям M 1 t и a 1э из атласа профилей выбираем профиль сопловой решетки: С-90-09-А; t = 0,78; b 1 = 6,06 см Число лопаток: Z = 
Коэффициент скорости сопловой решетки: j = 0,97 (рис. 2.29а [2]). Построим входной треугольник скоростей (см. рис 2): С 1 = j * С 1 t =0,97*426,2=413,4 м/с U = p * d * n =3,14*1,3*50=204,1 м/с По треугольнику скоростей определяем относительную скорость входа в рабочую решетку и угол направления этой скорости: w 1 = 213 м/с; b 1 = 22 ° . Потери энергии при обтекании сопловой решетки: 
Изоэнтропный теплоперепад в рабочей решетке: h ор = r * h о1 = 0,024 * 93,05 = 2,23 кДж/кг Энтальпия пара в конце изо энтропного расширения: h р = h с + D h c - h ор = 2634,18 + 5,4 – 2,23 = 2637,35 кДж/кг Параметры пара за рабочей решеткой по h , s -диаграмме: u 2 t = 0,046 м 3 /кг, Р 2 = 4,3 МПа.
Площадь рабочей решетки: 
Высота рабочей лопатки: l 2 = l 1 + D = 0,011 + 0,003 = 0,0113 м Эффективный угол выхода пара из рабочей решетки: 
b 2э = 18,1 ° . 
Число Маха: M 2 t = 
По значениям M 2 t и b 2э из атласа профилей выбираем профиль рабочей лопатки: Р-26-17-А; t = 0,65; b 1 = 2,576 см Число лопаток: Z 2 = 
Коэффициент скорости в рабочей решетке: y = 0,945 (рис. 2.29а [2]). Построим выходной треугольник скоростей (см. рис 2). По треугольнику скоростей определяем относительную скорость на выходе из рабочей решетки и угол направления этой скорости: w 2 = y * w 2 t = 0,945 * 223,2 = 210,9 м/с; sin b 2 = sin b 2 э * ( m 2 / y ) = sin18,1*(0,94/0,945)= 0,309, b 2 » 18 ° Из выходного треугольника скоростей находим абсолютную скорость выхода пара из ступени и выход ее направления: С 2 = 71 м/с, a 2 = 94 ° . Потери при обтекании рабочей решетки: 
Потери с выходной скоростью: 
Располагаемая энергия ступени: E 0 = h – x в.с. * D h в.с. = 93,05 – 2,52 = 90,53; x в.с. =1 – с учетом полного использования С 2 . Относительный лопаточный КПД: 
Расхождение между КПД, подсчитанным по разным формулам, незначительно.