Тепловой расчте двухвальной ГТУ

Федеральное агентство по образованию

ГУО ВПО  “Уральский Государственный Технический  Университет – УПИ”

Филиал  в г. Краснотурьинске 
 
 
 
 

Кафедра “Оборудование и эксплуатация газопроводов” 
 
 
 
 
 
 
 
 

Курсовой  проект 
 

ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЙ  РАСЧЕТ СТУПЕНИ ОСЕВОЙ ТУРБИНЫ 
 
 
 
 
 
 
 
 

Руководитель Гулина С.А.

ст. преподаватель 

Студент Кириллов А.С.

Группа Т-35051Кт 
 
 
 
 
 

Краснотурьинск

2008

 

СОДЕРЖАНИЕ. 

1. ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………….3

2. РАСЧЕТ СТУПЕНИ  ОСЕВОЙ ТУРБИНЫ ПО СРЕДНЕМУ  ДИАМЕТРУ…… 4

      2.1. Определение основных геометрических  размеров меридионального 

сечения ступени  турбины……………………………………………………………..4

      2.2. Определение параметров потока  в сопловом аппарате ступени  на

среднем диаметре………………………………………………………………………8

      2.3. Определение параметров потока  за лопаточным венцом рабочего

колеса на среднем диаметре…………………………………………………………12

3. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ  ГАЗОВОГО ПОТОКА НА РАЗЛИЧНЫХ  РАДИУСАХ…………………………………………………………………………..17

4. ПРОФИЛИРОВАНИЕ  ЭЛЕМЕНТОВ СТУПЕНИ ТУРБИНЫ

НА РАЗЛИЧНЫХ  РАДИУСАХ……………………………………………………..24

5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………….28

6. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………………………………29

ПРИЛОЖЕНИЕ1……………………………………………………………………...30

ПРИЛОЖЕНИЕ2……………………………………………………………………...31 ПРИЛОЖЕНИЕ3……………………………………………………………………...32

ПРИЛОЖЕНИЕ4……………………………………………………………………...33 ПРИЛОЖЕНИЕ5……………………………………………………………………...34 ПРИЛОЖЕНИЕ6……………………………………………………………………...35 ПРИЛОЖЕНИЕ7……………………………………………………………………...36

ПРИЛОЖЕНИЕ8……………………………………………………………………...37 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ВВЕДЕНИЕ

       

      Данный  курсовой проект необходим для того, чтобы  обучить студентов газодинамическому  расчёту ступени  осевой турбины. А также научить их, опираясь на тепловой расчёт, производить построение меридионального чертежа проточной  части межлопаточного канала и профилированию рабочих лопаток всё по тому же газодинамическому расчёту ступени  осевой турбины. Для расчёта ступени  осевой турбины исходные данные:

- частота вращения ротора;

- расход рабочего тела (газа);

- полные давление газа на  входе в ступень турбины; 

- полная температура газа  на входе в ступень турбины;

- изоэнтропический теплоперепад  ступени турбины;

      В приближённых расчётах ступени осевой турбины принимают значения показателя адиабаты ; газовой постоянной ; среднюю теплоёмкость .

      Целью расчёта является определение газодинамических параметров ступени на среднем диаметре, газодинамический расчет ступени на различных радиусах с учетом закона закрутки, профилирование пера лопатки  и построение его профиля. 
 
 
 

 

2. РАСЧЕТ СТУПЕНИ  ОСЕВОЙ ТУРБИНЫ  ПО СРЕДНЕМУ ДИАМЕТРУ.  

2.1. Определение основных геометрических размеров меридионального сечения ступени турбины 

1. Задаёмся  величиной осевой скорости на  входе в турбину С_а0=140м/с, определяем величину кольцевой площади на входе в СА турбины

по таблицам газодинамических функций определяем

м² 

2. Температура  газа на выходе из ступени 

где - КПД ступени 

3. Температура  газа на выходе из ступени  при изоэнтропическом расширении

 

4. Полное  давление газа на выходе из  ступени

 

5. Кольцевая  площадь на выходе из ступени  турбины F₂. Для этого предварительно оцениваем величину осевой составляющей C_а2, при этом осевая составляющая на входе в турбину C_а0=140 м/с, осевая составляющая скорости от первой к последней ступени турбины плавно возрастает. При обычных диффузорностях проточной части для первой ступени турбин С_а2/С_а0 = 1,15 

С_а2=160 м/с 
 

 

по таблицам газодинамических функций определяем

 

6. По  выбранной величине , определяем высоту рабочей лопатки по выходной кромке ступени турбины:

 

7. Средний  диаметр на выходе из ступени  турбины

 

8. Периферийный  диаметр на выходе из ступени  турбины

 

9. Втулочный  диаметр на выходе из турбины  высокого давления

 

10. Определим  высоту соплового аппарата (СА) на  входе в ступень турбины

 

11. Определение  ширины лопаток

- ширина  венцов лопаток

- осевой  зазор между лопаточными венцами

- радиальный  зазор в турбине обычно составляет  

 

12. Угол  раскрытия γ_k проточной части

где полученное значение γ не должно превышать 15…20⁰ .

      На  основе полученных диаметральных и  осевых размеров вычерчивается эскиз   меридионального    сечения   проточной   части    ступени   турбины (приложение 1). При прорисовке вначале производят разметку ширины венцов и межвенцовых зазоров  на среднем диаметре. 

13. Определяем  величину кольцевой площади сечения  в межвенцовом зазоре 

(прил. 1)

 где   - снимаются с чертежа меридионального профиля ступени турбины.

 

14. Окружная  скорость, соответствующая диаметру 

   

15. Параметр  нагруженности ступени

 

16. Коэффициент  расхода

 

17. В  первом приближении определяем  угол выхода потока α₂

 

18. Определяем абсолютную скорость выхода потока из ступени турбины

   

19. Приведенное  значение скорости С₂

 

находим по таблицам ГДФ или по формуле

 

20. Статическое  давление на выходе из ступени

 

21. Изоэнтропический  теплоперепад в ступени при  расширении газа до давления 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.2. Определение параметров потока в сопловом аппарате ступени на среднем диаметре 

1. Изоэнтропический  теплоперепад в СА

 

2. Изоэнтропический  теплоперепад в РК

   

3. Изоэнтропическая  скорость потока за СА

 

4. Абсолютная  скорость потока за СА

где - коэффициент скорости, в современных ступенях осевых турбин выбирается в диапазоне 0,96…0,98 

5. Приведенное  значение скорости С₁

и далее  находим  ; – по таблицам ГДФ или по формулам

                  

;  

6. Статическая  температура на выходе из СА

так как  процесс расширения энергоизолированный, следовательно  . 

7. Температура  за СА в изоэнтропическом процессе

 
 

  
 
 

8. Статическое  давление за СА в изоэнтропическом  процессе

9. Полное  давление за СА в изоэнтропическом  процессе

Для оценки снижения полного давления вводят понятие  коэффициента потери полного давления при значениях ; находится в пределах . 

- не попадает в пределы

10. Изоэнтропическая  приведенная скорость потока  за СА

 

11. Определяем  угол выхода потока из соплового  венца

 где  для   определяем по ГДФ

12. Находим  угол отставания потока  в косом срезе СА по рис. 4 методического указания «Газодинамический расчет ступени осевой турбины» 

 

13. Эффективный  угол выхода из СА