Меню сайта

Сход развал ходовой части машины, оборудование сход развал - одно из лучших предложений.
Предыдущая     |         Содержание     |    следующая

Паровые турбины. Часть 1

Ступени с саблевидными сопловыми лопатками

В подавляющем большинстве осевых турбинных ступеней сопловые лопатки располагаются практически радиально, т. е., линия, соединяющая центры тяжести, или линия выходных кромок в торцевой (кольцевой) проекции радиальна. Однако возможен и наклон (навал) лопаток как в сторону вращения, так и в противоположном направлении. В этом случае расчет пространственного течения в турбинной ступени по сравнению с радиальным расположением сопловых лопаток при остальных неизменных условиях покажет иное распределение давления пара в межвенцовом зазоре и тем самым иную зависимость реактивности р=/(г). При наклоне сопловых лопаток в сторону вращения радиальный градиент (р„ — рк) уменьшается. При этом, естественно, произойдет перераспределение расходов пара по высоте ступени и соответственно изменение зависимости с2 =/(г). Как показывают расчеты и опыты, особенно для ступеней низкого давления с бо.Пмпими скоростями с2, экономичность таких ступеней, как правило не повышается. В то же время поджатие потока, главным образом в корневой зоне, ведет к существенному снижению концевых потерь. Одновременно улучшаются условия обтекания корневой зоны последующей рабочей решетки.

  если по тем или иным причинам малы 1/Ьи т. е. оказываются значительными концевые потери.

Модельные ступени

  , рабочие лопатки которых не испытывают предельных напряжений, широко используется способ модельных ступеней. При этом проектируется и аэродинамически отрабатывается ступень с наименьшей в данной серии величиной © и наибольшей высотой, остальные же ступени образуются подрезкой по высоте сопловых и рабочих лопаток. Эта подрезка может осуществляться несколькими путями. Если подрезка производится сверху, то корневая зона остается без изменения, а реактивность на периферии ступени уменьшается. Преимущества такой подрезки - возможность сохранить один и тот же хвостовик лопатки для всей серии ступеней. Подрезка снизу не меняет реактивность на периферии, повышая ее в корневой зоне. В такой ступени относительный лопаточный КПД будет выше, чем при подрезке сверху, из-за благоприятного увеличения средней степени реактивности и большей конфузорности корневой части рабочей решетки. Наконец, возможна одновременная подрезка лопаток и сверху, и снизу.

Выбор того или иного способа подрезки зависит от расположения ступеней в турбине, технологии изготовления лопаток и относительных потерь от утечки в периферийной зоне.

Метод модельных ступеней применим и в том случае, когда используются лопатки постоянного по высоте профиля, и чаще всего он применяется для группы ступеней с постоянным корневым диаметром, т. е. при подрезке сверху. Этот метод, в частности, использован для различных групп ступеней как постоянного, так и переменного по высоте профиля в примере 6.6, где приведен расчет проточной части турбины К-800-23,5.

  на среднем диаметре угол

<*! возрастает, а угол р2, наоборот, уменьшается (рис. 3.25, б).

  уменьшается

(рис. 3.25, в). Для всех этих случаев имеются, в том числе и упрощенные, для учебных целей программы расчета на ЭВМ.

=0,69.

Приняв с учетом влажности коэффициент расхода ц,= 1,025 и определив по А ,диаграмме (см., например, рис. 3.8) /?, =9,85 кПа, Vи= 13,86 м3/кг, находим площадь сопловой решетки:

, расчет р{ ведем по параметрам за решеткой.

Как на этом этапе расчета, так и в дальнейшем все параметры принимаем на изоэнтропе, начинающейся от параметров торможения перед ступенью. Это существенно упрощает расчет, особенно при использовании ЭВМ: неточность при этом меньше других неизбежных при расчете погрешностей и допущений.

По упрощенной формуле (2.52) подсчитываем угол направления скорости выхода из решетки (см. табл. 2.2)

и из треугольников скоростей находим скорость (V, = 149 м/с.

Теоретическая относительная скорость выхода из рабочей решетки составляет

  и тем самым находим давление торможения

  и другие параметры при /?2*.

Отсюда

Угол выхода (32 должен подсчитываться с учетом отклонения потока в косом срезе:

, могут быть взяты за основу для второго этапа расчета.

Второй этап. Расчет ступени с учетом изменения параметров по радиусу на основе упрощенного уравнения радиального равновесия.

Для этого расчета, проводимого в данном примере по пяти сечениям (табл. 3.1), выбираем законы закрутки решеток. В данном примере как для сопловой, так и для рабочей решетки принимаем условия постоянства удельного расхода пара (3.77), (3.77а), (3.84)—(3.86).

Это распределение по высоте эмпирических

коэффициентов довольно условно с большими оговорками может быть проверено только в экспериментальных установках. Порядок расчета ясен из таблицы.

, полученной на первом этапе расчета, должна быть обязательно проверена. Этот контроль проводится по полученной величине удельного расхода пара АС (строка 14 табл. 3.1). Суммируя для всех т сечений (в примере т = 5), получаем

. В случае,

как в данном примере, принятого закона закрутки постоянства удельного расхода целесообразнее по общему расходу С определить удельный расход

  и по нему для каждого сечения найти угол а1э.

Осредненный для всей ступени относительный лопаточный КПД

кВт. Распределение параметров потока по высоте ступени представлено на рис. 3.26, д, а треугольники скоростей для пяти сечений даиы на рис. 3.26,6.

Третей этап. Профилирование решеток.

Профилирование проводится одновременно с расчетом напряжений, определением вибрационных характеристик, учетом прочности хвостовика и бандажа

лопатки, диска, диафрагмы и т. д. Учитываются также условия переменного режима работы турбины (см. гл. 8). На рис. 3.27 показаны профили рассчитываемой рабочей решетки и напряжения в рабочих лопатках при расчетном режиме (в предположении отсутствия бандажа).

Четвертый этап. После профилирования лопаток, уточнения формы меридиональных обводов ступени можно произвести уточненный расчет по уравнению (3.47) — (3.64). Следует, правда, напомнить, что эти уравнения не учитывают влияние влажности и в отличие от выполненного в табл, 3.1 расчета сначала принимается, что ц!=ц2 = 1 и <р = |/=1.

При таком полном расчете можно учесть коэффициенты скорости и расхода, используя результаты конкретных опытов с решетками, в том числе принимая во внимание влияние числа Рсйнольдса, учесть переменность по высоте влажности пара, а также влияние протечек на параметры потока в зазоре. После окончательного расчета уточняются профили и производится полный их прочностной расчет. Этот последний этап проектирования ступени выходит за рамки учебника и здесь не рассматривается.

В данном примере эта разница слабо повлияла на обтекание рабочей решетки. Это объясняется тем, что из-за сверхкритического реЗкима течения в корневой зоне сопловой решетки расход через нее не изменился. Угол входа в рабочую решетку изменился меньше, чем на 1 . так как, с о,той стороны, уменьшился угол а, (меньшее отклонение потока в косом ерезо), с другой- уменьшилась скорость с,.

В других ступенях в зависимости от конкретных условий уточненный расчет может внести существенно большие изменения.

В сборнике задач [34] имеется пример расчета ступени по упрошенному уравнению радиального равновесия с помощью программы для ЭВМ и пол-программ термодинамических свойств водяного пара.