Тема курсовой работы: Тепловой расчет одноцилиндровой турбины К-22-90

В данном курсовом проекте производится расчет проточной части
одноцилиндровой турбины. Основные части курсового проекта включают следующее:
предварительное построение процесса расширения турбины и определение расхода
пара; выбор типа регулирующей ступени; предварительный расчет нерегулируемых
ступеней, в ходе которого определяются размеры лопаток ступеней и их
срабатываемые теплоперепады; детальный расчет проточной части; расчет закрутки
последней ступени; расчет на прочность в ходе которого определяются основные
усилия, действующие на лопатку, диафрагму и осевое усилие на всю турбину. По
окончании расчета выполняется индивидуальное задание по организации
нерегулируемого отопительного отбора.

В турбинах с сопловым парораспределением применяют одно- и двухвенечные регулирующие ступени. Двухвенечная ступень способна перерабатывать значительно более высокие теплоперепады, чем одновенечные, что позволяет уменьшить число нерегулируемых ступеней турбины и упростить ее конструкцию. С другой стороны, высокий теплоперепад, назначаемый на двухвенечную ступень с пониженным КПД, приводит к снижению КПД всей турбины.
Выбираем одновенечную регулирующую ступень. Задаем теплоперепад, срабатываемый в регулирующей ступени, кДж/кг:

h_0^рс=(80÷120 )=80.

Фиктивная скорость для регулирующей ступени определяется по следующему выражению, м/с:

C_a=√(2∙h_0^рс∙〖10〗^3 )=√(2∙80∙〖10〗^3 )=400 (9)

Окружная скорость, м/с:

U=C_a∙(U/C_a )_opt (10)

где (U/C_a )_opt=0,4÷0,43 – оптимальное отношение скоростей, принимаем 0,42.
U=0,42∙400=168 м/с
Средней диаметр ступени, м:
d_ср^рс=(60∙U)/(π∙n), (11)
где – число оборотов, об/мин.

d_ср^рс=(60∙168)/(3,14∙3000)=1,07 м

Теплоперепад, срабатываемый в сопловой решетке определяется из следующего выражения, кДж/кг:
h_0с^рс=(1-ρ_т )∙h_0^рс, (12)

где ρ_т=(0,03÷0,07) – суммарная степень реактивности для одновенечных ступеней, принимаем 0,05.

h_0с^рс=(1-0,05)∙80=76.

Абсолютная теоретическая скорость истечения из сопел, м/с:

C_1t=√(2∙h_0с^рс∙〖10〗^3 ) (13)

C_1t=√(2∙76∙〖10〗^3 )=389,87 м/с.

Проходная площадь сопловой решетки, м2:

F_1=(G^\'∙V_1t^рс)/(μ_1∙C_1t ), (14)

где V_1t^рс=0,063919– удельный объем пара за сопловой решеткой, м3/кг [2];
– коэффициент расхода сопловой решетки.
F_1=(16,486∙0,063919)/(0,97∙389,87)=0,00279 м^2.

Произведение степени парциальности и высоты сопловых лопаток, м:

e∙l_1=F_1/(π∙d_ср^рс∙sinα_1эф ), (15)

где – эффективный угол сопловой решетки.

e∙l_1=0,00279/(3,14∙1,07∙sin12°)=0,00389.

Степень парциальности:

e_opt=a∙√(e∙l_1∙100), (16)

где a=0,5 – для одновенечной ступени.

e_opt=0,5∙√(0,00389∙100)=0,316.

Высота сопловых лопаток, м:

l_1=(e∙l_1)/e_opt =0,00399/0,316=0,013