Реферат: Тепловой расчёт турбины ПТ-25-90/11
Министерство энергетики РФ
Управление кадрови социальной политики
Государственное образовательное учреждение
среднего профессионального образования
ИРКУТСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ
УТВЕРЖДАЮ
ПредседательЦК ____________________«____»__________2004г.
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
Тепловой расчет турбиныПТ-25-90/11
(название)
Лист утверждения
КП.1093.1005.2004.ЛУ
(обозначение)
Руководитель Разработал студент
Козловская Н.И. Харламов А. И.
(подпись) (И.О.Фамилия) (подпись) (И.О. Фамилия)
«____»__________2004г «____»__________ 2004г
N
Формат
Обозначение
Наименование
Кол-во
листов
N-экз.
Примечание
Документация общая Вновь разработал 1 А4 КП.1093.1005.2003.ЛУ Лист утверждения 1 2 А4 КП.1093.1005.2003.КЗ Задание на К. П. 2 3 А4 КП.1093.1005.2003.ПЗ Пояснительная 25* записка 4 А1 КП.1093.1005.2003.ВО Продольный разрез 1 турбины 1093.1005.2004 Изм Лист N докум Подпись Дата Разработал ХарламовРасчет турбины
Ведомость К.П
Лит Лист Листов Проверил Козловская ЛУ 1 ИЭК Н. Контроль Утвержден /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />УТВЕРЖДЕН
КП.1093.1005.2004.ЛУ
обозначение листаутверждения
Тепловой расчет турбиныПТ-25-90/11
(наименование проекта)
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
КП.1093.1005.2003.П.З
(обозначение)
Содержание пояснительнойзаписки
2.1 Введение. Краткоеописание проектируемой турбины.
2.2 Определение расчётногорасхода пара на турбину (с построением ориентировочного рабочего процесса в hs –диаграмме)
2.3 тепловой расчёт проточнойчасти турбины (при многоцилиндровой конструкции – одного из цилиндров)
2.3.1 расчёт регулирующейступени
2.3.2 расчёт нерегулируемыхступеней проточной части:
определение числа ступеней,их диаметров, тепловых перепадов, высот сопловых и рабочих решёток, детальныйрасчёт ступени (возможен детальный расчёт только первой и последней ступеней).Расчёты ступеней проточной части производится с построением треугольниковскоростей и процесса расширения пара по ступеням в hs – диаграмме.
2.3.3 Расчёт электрическоймощности турбины (внутренней мощности цилиндра)
2.4 Список используемойлитературы
Графическая часть3.1 продольный разрез турбины(цилиндра)
3.2 чертёж по специальномузаданию
Примечание. Допускаетсязамена графической части КП на изготовление макетов, плакатов и другихнаглядных пособий. При выполнении КП необходимо пользоваться «методическимиуказаниями по выполнению курсового и дипломного проектирования» ИЭКа.
Дата выдачизадания _______ ______2004 г.
Сроквыполнения _______ ______2004 г.
Государственное образовательное учреждение
среднего профессионального образования
ИРКУТСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖЗАДАНИЕНа курсовой проект подисциплине «Турбинные установки тепловых электростанций».
Студенту _ Харламову Андрею
Группы _ 3-ТЭС-1
Тема: Тепловой расчёт турбиныПТ-25-90/11
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
1.1 Номинальная мощность турбины _25000 кВт
1.2 Начальные параметры пара:
давление _ 90 атм,температура _ 545 °С
1.3 Давление отработавшего пара навыходе из выхлопного патрубка _ 6 кПа
1.4 Частота вращения _ 5000 об/мин
1.5 Для турбины типа ПТ
а) производственный отборпара:
давление _ 11 кПа, величинаотбора _ 15 кг/сек
б) теплофикационный отборпара:
давление _ 1,1 кПа, величинаотбора _ 15 кг/сек
1.6 Специальное задание:Работа турбины при переменном пропуске пара.
СодержаниеВведение. Краткое описание проектируемой турбины…………………7стр.
Расчёт расхода пара натурбину…………………………………………..8 стр.
Расчёт первогоотсека………………………..……………………………9 стр.
Расчёт второгоотсека……………………………………………………..9 стр.
Расчёт третьегоотсека………………………………..………………….10 стр.
Расчёт регулирующейступени…………………….………………...10-11 стр.
Расчёт сопловойрешётки…………….………………………………11-12 стр.
Расчёт рабочейрешётки…………………………….………………..12-13 стр.
Расчёт нерегулируемыхступеней в ЧВД…………….……………...14-15 стр.
Сводная таблица расчёта дляпервых пяти ступеней в отсеке высокого давления…………………………………………………………………...15стр.
Сводная таблица результатоврасчёта пяти нерегулируемых ступеней турбины…………………………………………..…………………….16-21стр.
Спец.задание………………………………………...………………...22-28 стр.
Список используемойлитературы……………………………………….29 стр.
Графическая частьПродольный разрез турбины.
Введение
Краткоеописание турбины ПТ-25-90/11
Начальные параметры пара этойтурбины 90 атм. и 545°С, давлениепервого отбора 11 атм., давление второго отбора 1,1 атм. Номинальная мощностьтурбины 25000 квт, но при номинальных параметрах свежего пара и при номинальныхрасходах и давлениях отборов может быть получена длительная максимальная мощность30000 квт.
Проточная часть турбины состоит из регулирующейступени с двухвенечным диском Кертиса и 18 ступеней давления, разбитых на 3группы.
Ротор имеет гладкий валпостоянного диаметра с насаженными дисками плоского типа, не имеющими развитыхвтулок. Критическое число оборотов ротора турбины – 1690 в минуту,следовательно, ротор гибкий.
Передняя часть корпуса турбины склапанной и сопловой коробками отлита из высоколегированной стали.
Диафрагмы, кроме трёх последнихпо ходу пара, стальные, сварные.
Корпус турбины опирается двумялапами на передний подшипник и фиксируется гибкими элементами, расположеннымисверху и снизу подшипника.
В свою очередь переднийподшипник опирается на фундаментную плиту через две гибкие опоры.
На переднем конце ротора расположеноколесо центробежного масляного насоса, откованное заодно с валом. Доковыеповерхности этого колеса одновременно служат в качестве гребня упорногоподшипника, что позволяет обеспечить надёжное маслоснабжение упорно-опорногоузла при очень компактной его конструкции.
Концевые уплотнения выполнены ввиде лабиринтов из усиков, зачеканенных в тело ротора против выточек в обоймахуплотнения.
Выхлопная часть турбины отлитазаодно с корпусом заднего подшипника турбины переднего подшипника генератора.Валы подшипника и генератора соединены жёсткой муфтой.
Парораспределение ЧСД и ЧНДосуществляется поворотными диафрагмами.
Турбина имеет гидродинамическуюсистему регулирования, выполненную в виде конструктивного блока, установленногона корпусе переднего подшипника. В качестве регулятора скорости использованглавный масляный насос, характеристика Q – H которого обеспечивает жёсткую зависимость развиваемогодавления только от числа оборотов ротора.
Система регулирования имеет триимпульсных линии, управляющих тремя сервомоторами. Полный вес турбиннойустановки в поставке Калужского турбинного завода 146 т.
1.1 Давление пара Р перед регулирующей ступени с учетомпотерь на дросселирование в регулирующей ступени. КПа
Р=0.95*9000=8550 КПа
1.2 Давление пара Р за последней ступенью турбины с учётомпотерь в выхлопном патрубке. КПа
Р2z= [1+l (Свп/100) ]*Рк
Р2z= [1+0,1*(100/100) ]*6 = 6,6 КПа
1.3 Определяем распологаемый теплоперепад с учётом потерьна дросселирование в регулирующем клапане. КДж/кг
Но = hо-hkt = 3510 — 24120 = 1390 КДж/кг
1.4 hпо= 2920 КДж/кг hто = 2498 КДж/кг
1.5 Ориентировочный расход пара на турбину. Кг/сек
Gо = Nо/Hо*hоэ+УпоGпо+УтоGто
Упо = Но-Но/Но = 1390-590/1390 = 0,58
Но = hо-hпо(t) = 3510-2920 = 590
Уто = Но-Но-Но/Но = 1390-590-422/1390= 0,272
Но = hпо(t)-hто(t) = 422
G = 25000/1390 * 0,79 +(0,58*15+0,272*15)=35,55 кг/сек
2. Определяем уточнённый расход пара на турбину.
2.1 Задаёмся теплоперепадом регулиющей ступени.
Но = 100 КДж/кг
h2t = h-H= 3510-100 = 3410 КДж/кг
Р2 = 6300 V0 = 0.043
2.2 Определяем внутренний относительный КПД ступени.
Noj= 0.83-0.2/Gо*Ö Ро/Vо
Noj = 0.83-0.2/35,55*Ö8,550/0.043 = 0.75
2.3 Определяем действительныйтеплоперепад регулирующей ступени. КДж/кг
Нj = Ho*hoj = 100*0.75 = 75 КДж/кг
2.4 Ищем точку начала процесса внерегулирующих ступенях.
h2 = hо = hо-Hj = 3510-75 = 3435
3 Расчёт первого отсека.
3.1 Определяем распологаемыйтеплоперепад 1 отсека. КДж/кг
Но = hо-hkt = 3435-2940 = 495 КДж/кг
3.2 Определяем hoj, %
d =Р2/Рпо = 6300/1100= 5,73
Gо*Vо = 35,55*0.056 = 1,991
hoj= 89%
3.3 Определяем дейсивительныйтеплоперепад 1 отсека. КДж/кг
Нj = Hо*hoj= 495*0.89 = 440,55 КДж/Кг
Строим действительный процессрасширения пара 1 отсека.
Hk = hо-Hj = 3435-440,55 = 2994,45
4 Расчёт 2 отсека.
hпо = 0.9 Pпо = Рпо*0,9 = 1100*0,9 = 990
4.2 hо = 2994,45 V= 0.25
4.3 Определяем распологаемыйтеплоперепад 2 отсека. КДж/кг
Но = hо-hkt = 2994,45-2565 = 429,45 КДж/кг
4.4 Определяем noj отсека по формуле. %
hoj= hoj-Kу-xвс — Dnojвл
(Gо*Vо) = (Gо-Gпо)*Vо = (35,55-15)*0,25 = 5,14
d= Рпо/Рто = 990/110 =9 hoj = 91%
у2t = у2t*Hо/Hо = 5*160/429,45 = 1,86
у2t = (1-x2t)* 100%= (1-0.95)*100% = 5
Hо= h-hkt = 2725-2565 = 160
Pср = Рпо+Ро/2 = 990+110/2 = 550
Noj= 0.8 Ку = 0,99%
Noj = 91*0.99-0,8 = 89,29%
4.5 Определяем действительныйтеплоперепад 2 отсека. КДж/кг
Hj = Hо*hoj= 429,45*0,89 = 382,21
4.6 hk = hо-Hj = 3041-410 = 2611,24
5 Расчёт 3 отсека
hто = 0,7 Рто = 0,7*110 =77
5.2 hо= hk = 2611,24 V0 = 2,3
5.3 Определяем распологаемыйтеплоперепад 3 отсека. КДж/кг
Но = hо-hkt = 2611,24-2260 = 351,24
5.4 Определяем noj отсека по формуле. %
noj= noj*Kу-xвс-Dnojвл
(Gо-Vо) = (Gо-Gпо-Gто)*V= (35,55-15-15)*2,3 = 12,77
d = Рто/Р2z = 77/6,6 = 11,67 h = 92,4% Ky = 0,998
/>/>xвс = Dhвс/Но*100% =11/351,24*100 = 3,13
у2t = у2t= (1-x2t)*100 = (1-0.872)*100 = 12.8
Рср = Рто+Р2z/2 = 77+6,6/2 = 41,8 =0,041 МПа
Dhoj= 7%
hoj= 92,4*0,988-3,13-7 = 81,16%
5.5Определяем действительныйтеплоперепад 3 отсека. КДж/кг
Hj = Hо*hoj = 351,24*0,812 = 285,21
5.6 hk = hо-Hj = 2611,24-285,21 = 2326,03
6 Действительный теплоперепадтурбины. КДж/кг
Hj = hо-hk = 3510-2326,03 = 1183,97 КДж/кг
7 Уточняем расход пара на турбину.Кг/сек
G = Nэ/Hj*hм*hг+Упо*Gпо+Уто*Gто = 25000/1183,97*0,98*0,96+0,58*15+0,272*15 = 35,22кг/сек
Расчёт регулирующей ступени.
8 Определение среднего диаметраступени.
8.1 Но = 100КДж/кг
8.2 Фиктивная изоэнтропийная скоростьСф. м/с
Сф = 2000*Но= 2000*100 = 447 м/с
8.3 Определяем оптимальное отношениескоростей.
Хф = 0,385
8.4 Окружная скорость вращениярабочих лопаток. м/с
И = Хф-Сф = 447*0,385= 172,18
8.5 Средний диаметр ступени. м
d = И/П*п = 172,18/3,14*50с = 1,09 м
9 Расчёт сопловой решётки
9.1 Распологаемый теплоперепадсопловой решётки. КДж/кг
Нос = Но*(1-р)= 100*(1-0,1) = 90
9.2 Абсолютная теоретическая скоростьпотока на выходе из сопловой решётки при изоэнтропийном расширении пара. м/с
С1t =Ö 2000*90 = 427 м/с
9.3 Число Маха для теоретическогопроцесса расширения пара.
М1t = C1t/A1t = 435/675,4 = 0,64
A1t = Ök*P1*V1t *10 = 1,3*6,5*0,053 *103 =669,22
Расчёт суживающихся сопл придокритическом истечении пара.
9.4 Сечение для выхода пара изсопловой решётки.
F1 = G*V1t/m1*G1t= 35,22*0,053/0,91*427,26 = 0,0048
9.5 Произведение степенипарциальности ступени на высоту сопловой решётки. м
el1 = F1/П*d*sin 1 = 0,0048/3,14*1,09*sin11 =0,00816м
9.6 Оптимальная степеньпарциальности.
е = 0,5*Öеl1 = 0,5*Ö0,816 = 0,45166
9.7 Высота сопловой решётки. см
l1 = el1/e = 0,816/0,45166 = 1,80666
9.8 Потеря энергии в соплах. КДж/кг
Dhc = (1-u)*Hoc= (1-0,97)*90 = 2,7
9.9 Тип профиля сопловой решётки.
С-90-12А
9.10 По характеристике выбраннойсопловой решётки принимаются:
tопт = 0,8 в1= 62,5 мм
9.11 Шаг решётки. мм
t = в1*tопт = 62,5*0,8 = 50
9.12 Число каналов сопловой решётки.Шт.
Zc = П*d*e/t = 3,14*1,09*0,45166/0,05 = 31 шт
9.13 Уточняем шаг в сопловой решётки.мм
t = П*d*e/Zc = 3,14*1090*0,45166/31 = 49,87мм
10 Расчёт рабочей решётки.
10.1 Распологаемый теплоперепадрабочей решётки. КДж/кг
Нор = r*Но = 0,1*100 = 10
10.2 Абсолютная скорость входа парана рабочие лопатки. м/с
С1 = 0,97*427,26 = 414,44
10.3 Строим входной треугольникскоростей.
/>
W1 = 250 b1=20,5C2 =120 a2= 42
10.5 Высота рабочей лопатки,принимается из условия:
l2 = l1+D1+D2 = 18,07+1+2 = 21,07мм
10.6 Теоретическая относительнаяскорость пара на выходе из рабочей решётки.
W2t = Ö2000*Hop+W1 = Ö2000*10+2502 =287,23 м/с
10.7 Действительная относительнаяскорость пара на выходе из рабочей решётки.
W2 = W2t*y = 287,23*0,86 = 247,02м/с
10.8 Относительный угол входа потокапара на рабочую решётку.
b2 = b1-(2-5)= 20,5-3 = 17,5
10.9 Строим входной треугольникскоростей.
10.11 Потеря энергии в рабочейрешётке. КДж/кг
Dhp = (1-y)-W2t/2000= (1-0,862 )*287,232 * 2000 = 10,74
10.12 Потеря энергии с выходнойскоростью
Dhвс = С2/2000 =1202/2000 = 7,2
10.13 Число Маха.
М2t = W2t/Ök*P2*V2t*10 = 287,23/Ö1,3*6,3*0,052*103=0,44
10.14 Выбираем профиль рабочейрешётки.
Р-26-17А
tопт = 0,7 в2= 25,72 В = 25 W = 0,225
10.16 Шаг решётки.
t = в2*tопт = 25,72*0,7 = 18,004
10.17 Число каналов рабочей решётки.
Zp = p*d/t =3,14*1090/18,004 = 190
10.18 Уточняем шаг в рабочей решётке.
t = p*d/Zp = 3,14*1090*10 3 = 18,014
11 Изгибающее напряжение в рабочейлопатке. МПа
dизг= Ru*l2/2*Zp*e*W =16544,95*0,021/2*190*0,45*0,225 = 9,01 МПа
Ru = G*(W1*cosb1+W2*cosb2)=35,55*(250*cos20,5+247,02*cos17,5) = 16544,95 Н
12 Относительный лопаточный КПДступени.
а) по потерям в ступени:
hол = Но-(Dhc+Dhp+Dhвс)/Но =100-(2,7+10,74+7,2)/100 = 0,79
б) по проекциям скоростей:
hол = И*(C1*cosa1+C2*cosa2)/Ho*10 =172,18*(414,4*cos11+120*cos42)/100*10 3 = 0,85
13 Относительный внутренний КПДступени.
hoj = hол-xтр-xпарц
xтр = Ктр*d/F1*(И/Сф) = 0,6*10*1,09/0,0048*(172,18/447) =0,0085
xпарц = 0,065/sina1*1-е-0,5-екож/е*(И/Сф)+0,25*В*l2/F1(И/Сф)*hол*n
xпар =0,065/sin11*1-0,45-0,5*0,49/0,45*(172,18/447)+0,25*25*0,26/0,0048*(172,18/447,21)*0,82*4= 0,048
hoj =0,82-0,0085-0,048 = 0,76
14 Полезно используемый теплоперепадв регулирующей ступени. КДж/кг
Hj = Ho*hoj = 100*0,76 = 76
15 Внутренняя мощность ступени. КВт
Nj= G*Hj = 35,22*76 = 2676,72
Расчётнерегулируемых ступеней части высокого давления.
16 Давление пара перед отсеком.
Ро = Р2= 6300
Р2 = 1100
17 Диаметр первой нерегулируемойступени.
d = d-Dd =1,09-0,25= 0,84
18 Оптимальное отношение скоростей.
Хф = И/Сф= 0,4897
19 Распологаемый теплоперепад первойнерегулируемой ступени. КДж/кг
ho = 12,325*(d/Xф) = 12,325*(0,84/0,489) = 36,26
20 Теплоперепад в сопловой решётке.КДж/кг
hoc = (1-r) *ho = (1-0,1)*36,26 = 32,63
21 Высота сопловой решётки. м
l1 = G*V1/p*d*e*m*C1t*sina1
l1 = 35,22*0,059/3,14*0,84*1*0,98*255,45*sin12= 0,015
С1t = 44,72*Ö32,63 = 255,45
22 Высота рабочей решётки первойступени.
l2 = l1+D1+D2 = 15+1+2 = 18 мм
23 Корневой диаметр ступени.
dk = d-l2 = 0,84-0,018 = 0,822
24 Распологаемый теплоперепад постатическим параметрам пара перед ступенью принимаем одинаковый для всехступеней, кроме первой.
ho = ho*ko = 36,26*0,95 = 34,45
25 Коэффициент возврата тепла.
a = Кt*(1-hoj)*Ho*Z-1/Z = 4,8*10*(1-0,89)*495*14,37-1/14,37= 0,0242
Z= Ho/ho = 495/34,45 = 14,36865
26 Число ступеней отсека. шт.
Z= (1+a)*Ho/(ho)ср = (1+0,0224)*463/39,59 = 11,9
(ho)ср = ho+(Z-1)*ho/Z = 36,26+(14-1)*34,45/14 = 34,58кДж/кг