Расчет первой ступени паровой турбины ПТУ К-500-65 (3000 (Курсовой)

смотреть на рефераты похожие на «Расчет первой ступени паровой турбины ПТУ К-500−65 (3000 (Курсовой) «.

Задание на курсовой проект паровой турбины типа К-500−65/3000 слушателя ИПК МГОУ, специальность 1010 Локтионова С. А. шифр 08.

Разработать проект паровой турбины ПОАТ ХТЗ К-500−65/3000 (ЦВД).

Исходные данные: 1. Номинальная мощность ЦВД, МВт 48.

2. Начальное давление пара, МПа 6,8.

3. Начальная влажность пара, % 0,5.

4. Противодавление за ЦВД, МПа 0,28.

5. Парораспределение по выбору.

6. Частота вращения, об/мин 3000.

Графическая часть: вычертить продольный разрез ЦВД.

Руководитель проекта Томаров Г. В.

Краткое описание конструкции турбины К-500−65−3000−2.

Конденсационная паровая турбина ПОАТ ХТЗ типа К-500−65−3000−2 без регулируемых отборов пара, с однократным двухступенчатым пароперегревом, устанавливается на одноконтурной АЭС с ректором типа РБМК-1000. Она предназначена для преобразования тепловой энергии водяного пара в механическую энергию вращения роторов турбогенераторов типа ТВВ-500−2У3.

Турбина работает с частотой вращения n=50c-1 и представляет собой одновальный пятицилиндровый агрегат активного типа, состоящий из одного ЦВД и 4-х ЦНД. ЦНД расположены симметрично по обе стороны ЦВД. ЦНД имеют 8 выхлопов в 4 конденсатора.

Пароводяная смесь из реактора поступает в барабан-сепараторы, в которых насыщенный пар отделяется от воды по паровым трубопроводам направляется к 2-м сдвоенным блокам стопорно-регулирующих клапанов (СРК).

После СРК пар поступает непосредственно в ЦВД, в среднюю его часть через два противоположно расположенных горизонтальных патрубка.

Корпус 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:

— 1-й отбор за второй ступенью,.

— 2-й отбор за третьей ступенью,.

— 3-й отбор за четвертой ступенью,.

— 4-й отбор совмещен с выхлопным патрубком 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. При построении процесса расширения в h, s-диаграмме принимаем потери давления в стопорных и регулирующщих клапанах равными 4% от Р0:

(P/P0 =0,04; (P = P0 * 0,04 = 6,8 * 0,04 = 0,272 МПа;

P0 = P0 — (P = 6,8 — 0,27 = 6,53 МПа.

По h, s-диаграмме находим: h0 = 2725 кДж/кг;

(0 = 0,032 м3/кг; hк = 2252 кДж/кг; x0 = 0,995.

2. Располагаемый теплоперепад в турбине:

H0 = h0 — hк = 2725 — 2252 = 472 кДж/кг;

3. Задаемся значением внутреннего относительного КПД турбины: (oi = 0,8.

Принимаем КПД генератора (г = 0,985, КПД механический (м = 0,99.

4. Расход пара на ЦВД:

Т.к. ЦВД выполнен двухпоточным, то расход пара на один поток G1 =.

65,18 кг/с. 5. Из расчета тепловой схемы турбины — относительный расход пара в отборах.

ЦВД:

(1 = 0,06; (2 = 0,02; (3 = 0,03; 6. Расход пара через последнюю ступень ЦВД:

II. Предварительный расчет 1-й ступени.

1. Задаемся величиной располагаемого теплоперепада на сопловой решетке hос=80 КДж/кг. По h, s-диаграмме, удельный объем пара на выходе из сопловой решетки (1t = 0,045 м3/кг.

2. Определим диаметр 1-й ступени:

[pic].

где (1= 0,96 — коэффициент расхода, принннят по [1]; (= 5 (15)% - степень реактивнности, принят по [1]; (1э = 11(- угол выхода пара из сопловой решетки: е =1- степень парциальности: Хф =0,5 — отношение скоростей, принимая согласно l1, где l1 = 0,015 м -высота сопловой решетки, по [1].

[pic].

3. Теплоперепад сопловой решетки: [pic].

4. Проверка [pic].

III. Предварительный расчет последней ступени.

1. При предварительном расчете ЦВД с противодавлением, где объемы пара возрастают незначительно, диаметр у корня лопаток (корневой диаметр dк) принимают постоянным. В этом случае высота рабочих лопаток 1-й и последней ступеней связаны приближенной зависимостью:

[pic], где: l2= l1 + (= 0,015 + 0,003 = 0,018м — высота рабочей лопатки 1-й ступени;

(zt = 0,5 м3/кг — удельный объем пара за последней ступенью (по h, sдиаграмме).

(2t ((1t = 0,045 м3/кг.

[pic]=0,178 м.

2. Диаметр последней ступени:

dz = (d1 — lz) + lz = (1,05−0,018)+0,178= 1,21 м.(1,46).

IV. Выбор числа ступеней ЦВД и распределение теплоперепадов между ними.

1. 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).

(d1 = 1,05 м; d2 = 1,09 м; d3 = 1,13 м; d4 = 1,17 м; d5.

= 1,21 м;) d1 = 1,3 м; d2 = 1,34 м; d3 = 1,38 м; d4 = 1,42 м; d5 =.

1,46 м;

2. Располагаемые теплоперепады для каждой ступени:

hоz = 12,3 * (dz/Хф)2.

hо1 =56,96 КДж/кг;(83,15) hо2 =59,12 КДж/кг;(88,34) hо3.

=61,3 КДж/кг;(93,7).

hо4 =63,46 КДж/кг;(99,21) hо5 =65,63 КДж/кг.(104,87).

3. Средний теплоперепад ступени: hоср =94,9 КДж/кг;(61,3).

4.Коэффициент возврата теплоты: q = (*(1-(coi)*Н0*(z'-1)/z', где.

(coi =0,97 — ожидаемое КПД ступени;

(= 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 = (*(1-(coi)*Н0*(z'-1)/z', где 5. [pic]= 4,99(5 6. 6. Уточнение теплоперепадов для каждой ступени:

[pic].

Расхождение: [pic].

Распределим равномерно по всем ступеням и уточним теплоперепады каждой ступени: h’оz = hоz + (/z |№ ступени |1 |2 |3 |4 |5 | |dст, м |1,3 |1,34 |1,38 |1,42 |1,46 | |hоz, КДж/кг |83,15 |88,34 |93,7 |99,21 |104,87 | |h'оz, КДж/кг |82,35 |87,54 |92,9 |98,41 |104,07 |.

V. Детальный расчет первой ступени ЦВД.

1. Степень реакции по среднему диаметру:

(ср1 =[pic].

2. Изоэнтропный теплоперепад в сопловой решетке:

hос = (1 — () * h0 = (1−0,024) *93,05 = 90,82 КДж/кг.

3. Энтальпия пара за сопловой решеткой:

hc = h0 — hoc = 2725 — 90,82= 2634,18 КДж/кг.

4. По h, s-диаграмме определим параметры пара:

(1t = 0,046 м3/кг, Р1 = 4,3 МПа.

5. Теоретическая скорость пара на выходе из сопловой решетки:

[pic].

6. Выходная площадь сопловой решетки:

[pic].

(1 = 0,97 — коэффициент расхода.

7. Высота сопловой решетки: l1 =[pic].

8. Число Маха:

M1t =[pic].

к = 1,35 — показатель адиабаты пара.

9. По значениям M1t и (1э из атласа профилей выбираем профиль сопловой решетки:

С-90−09-А; t = 0,78; b1 = 6,06 см 10. Число лопаток:

Z =[pic] 11. Коэффициент скорости сопловой решетки:

(= 0,97 (рис. 2.29а [2]). 12. Построим входной треугольник скоростей (см. рис 2):

С1 = (* С1t =0,97*426,2=413,4 м/с.

U = (* d *n =3,14*1,3*50=204,1 м/с 13. По треугольнику скоростей определяем относительную скорость входа в рабочую решетку и угол направления этой скорости:

(1 = 213 м/с; (1 = 22(. 14. Потери энергии при обтекании сопловой решетки:

[pic] 15. Изоэнтропный теплоперепад в рабочей решетке:

hор = (* hо1 = 0,024 * 93,05 = 2,23 кДж/кг 16. Энтальпия пара в конце изо энтропного расширения:

hр = hс + (hc — hор = 2634,18 + 5,4 — 2,23 = 2637,35 кДж/кг 17. Параметры пара за рабочей решеткой по h, s-диаграмме:

(2t = 0,046 м3/кг, Р2 = 4,3 МПа.

18. Теоретическая относительная скоорость выхода пара из рабочей решетки:

(2t = [pic].

19. Площадь рабочей решетки:

[pic] 20. Высота рабочей лопатки: l2 = l1 + (= 0,011 + 0,003 = 0,0113 м 21. Эффективный угол выхода пара из рабочей решетки:

[pic]; ((2э = 18,1(.

22. Число Маха:

M2t =[pic][pic].

23. По значениям M2t и (2э из атласа профилей выбираем профиль рабочей лопатки:

Р-26−17-А; t = 0,65; b1 = 2,576 см.

24. Число лопаток:

Z2 =[pic] 25. Коэффициент скорости в рабочей решетке:

(= 0,945 (рис. 2.29а [2]). 26. Построим выходной треугольник скоростей (см. рис 2).

По треугольнику скоростей определяем относительную скорость на выходе из рабочей решетки и угол направления этой скорости:

(2 = (* (2t = 0,945 * 223,2 = 210,9 м/с; sin (2 = sin (2э * ((2 / () = sin18,1*(0,94/0,945)= 0,309,.

(2 (18 (.

27. Из выходного треугольника скоростей находим абсолютную скорость выхода пара из ступени и выход ее направления:

С2 = 71 м/с, (2 = 94(. 28. Потери при обтекании рабочей решетки:

[pic].

29. Потери с выходной скоростью:

[pic] 30. Располагаемая энергия ступени:

E0 = h — xв.с. * (hв.с. = 93,05 — 2,52 = 90,53; xв.с. =1 — с учетом полного использования С2. 31. Относительный лопаточный КПД:

[pic], и проверяем.

[pic].

Расхождение между КПД, подсчитанным по разным формулам, незначительно. 32. Относительные потери от утечек через диафрагменные уплотнения подсчитываются для последующих ступеней:

[pic], где.

Кy — поправочный коэффициент ступенчатого уплотнения;

Мy — коэффициент расхода уплотнения (рис. 3.34 [1]);

Zy — число гребней диафрагменного уплотнения;

(1 — коэффициент расхода сопловой решетки;

F1 — выходная площадь сопловой решетки;

Fy = (* dy * (y — площадь проходного сечения; dy — диаметр уплотнения;

(y — радиальный зазор.

33. Относительные потери утечек через бандажные уплотнения:

(y (= [pic], где.

dn = d1 + l2 = 1,3 + 0,018 =1,318 — диаметр по периферии;

(э — эквивалентный зазор, (э =[pic], где.

(а = 1 мм — осевой зазор лопаточного бандажа;

(z = 1 мм — радиальный зазор; zr = 2 — число гребней в надбандажном уплотнении.

(э =[pic].

(y (= [pic] 34. Абсолютные потери от утечек через уплотнения ступени:

(hу =(у (* Е0=0,045*90,46= 4,034кДж/кг.

35. Относительные потери на трение:

(тр =[pic], где.

Ктр = (0,45(0,8)*10−3 — зависит от режима течения.

(тр =[pic] 36. Абсолютные потери на трение:

(hтр =(тр * Е0= 0,0108*90,46 = 0,98 кДж/кг.

37. Относительные потери от влажности:

(вл = [pic], где y0 = 0,5% - степень влажности перед ступенью; y2 = 7,5% - степень влажности после ступени;

(вл =2*0,5[0,9*0,005+0,35((0,075−0,005)]=0,029 38. Абсолютные потери от влажности:

(hвл =(вл * Е0= 0,029 *90,46= 2,623 кДж/кг 39. Используемый теплоперепад ступени: hi = E0 — (hc — (hp — (hв.с. — (hy — (hтр — (hвл =.

= 90,46 — 5,4 — 2,66 — 2,52 — 4,034 — 0,98 — 2,623 = 72,24 кДж/кг.

40. Внутренний относительный КПД ступени:

(oi = hi / E0 = 72,24 / 90,46 = 0,8 41. Внутренняя мощность ступени:

Ni = Gi * hi = 65,18 * 72,24 = 4708,6 КВт.

Список используемой литературы:

1. «Тепловой расчет паровой турбины» Методические указания по курсовому проектированию. М.:МГОУ, 1994 г.

2. Яблоков Л. Д., Логинов И. Г. «Паровые и газовые турбоустановки», 1988 г.

3. Щегляев А. В. «Паровые турбины», 1976 г.

4. Теплофизические свойства воды и водяного пара п/р Ривкина, Александрова,.

1980 г.

———————————- [pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].