Тепловой расчет паровой турбины ПТ-25/30-90/10

Тепловой расчет паровой турбины ПТ-25/30-90/10

Курсовая работа

Тепловой расчет паровой турбины ПТ-25/30-90/10

Оглавление

Введение

Исходные данные

Описание турбины ПТ-25/30-90/10

Предварительное построение теплового процесса турбины в h-S диаграмме

Расчет системы регенеративного подогрева питательной воды турбоустановки

Расчет регулирующей ступени

Определение диаметров нерегулируемых ступеней с распределением теплоперепадов по ступеням, определение числа ступеней в турбине

Заключение

Список использованной литературы

тепловой турбина теплоперепад

Введение

Турбина - однокорпусная, проточная часть её состоит из девяти ступеней. Часть высокого давления состоит из двухвенечной регулирующей ступени и восьми ступеней давления. Диски этих ступеней изготовлены из одной поковки с валом. Часть среднего давления состоит из одновенечной регулирующей ступени и пяти ступеней давления. Часть низкого давления состоит из одновенечной регулирующей ступени и трёх ступеней давления. Диски ступеней Ч.С.Д. и Ч.Н.Д. - насадные. Парораспределение турбины - сопловое: к соплам первой ступени пар поступает через четыре регулирующих клапана; четыре группы сопл Ч.С.Д. обслуживаются разгруженной поворотной диафрагмой, заменяющей четыре регулирующих клапана, а сопла Ч.Н.Д. - поворотной диафрагмой, заменяющей два регулирующих клапана.

Исходные данные

Турбоагрегат ПТ-25/30-90/10

Абсолютное давление пара

Температура

Абсолютное давление пара в производственном отборе

Абсолютное давление пара в теплофикационном отборе

Номинальная электрическая мощность

Абсолютное давление пара в конденсаторе

Температура питательной воды

Число регенеративных отборов пара 4

Описание турбины ПТ-25/30-90/10

Турбина ЛМЗ мощностью 25000 при 3000типа ПТ-25-90/10 (ВПТ-25-3). Параметры пара: ,,и. Допускаемые пределы колебаний параметров свежего пара, при которых турбина может длительно работать составляет: ,,,.

Предварительное построение теплового процесса турбины в h-S диаграмме

Потеря давления в стопорном и регулирующем клапанах вследствие дросселирования составляет 3-5% от , давление перед сопловым аппаратом регулирующей ступени составит:

, этому давлению соответствует  и энтальпия

Потеря давления в выхлопном патрубке:

, где- скорость пара в выхлопном патрубке, - опытный коэффициент.

Давление пара за последней ступенью турбины:

Параметры пара в конце изоэнтропийного расширения: ,

Располагаемый теплоперепад, приходящийся на турбину:

Расход пара на турбину определяется из формулы:

,

где - коэффициент регенерации, принимаю ; - механический кпд и кпд электрогенератора соответственно, принимаю 0,99

Расход пара в конденсационном режиме:

Процесс расширения пара в турбине с величинами энтальпий и их перепадов, приведен на рис. 2

Расчет системы регенеративного подогрева питательной воды турбоустановки

Температурный перепад  обычно распределяется между всеми ПВД приблизительно поровну и подогрев питательной воды в одном ПВД определяется по формуле:

, где  - количество подогревателей высокого давления;  - определяется по давлению в деаэраторе

Температурный перепад  равномерно распределяется между ПНД и подогрев воды в одном ПНД определяется по формуле:

, где ; , - определяется по давлению в конденсаторе ; принимаем ;

Температура насыщения греющего пара принимается для регенеративных подогревателей на выше температуры питательной воды на выходе из соответствующего подогревателя:

Таблица 1. Параметры воды и пара для расчета системы регенеративного подогрева питательной воды

Расчет подогревателей

ПВД 1

ПВД 2

Деаэратор

ПВД 3

ПВД 4

ПВД 5

ПВД 6

Определим расходы пара в регенеративные подогреватели

Определим внутренние мощности отсеков турбины

отсек:

2 отсек:

3 отсек:

отсек:

5 отсек:

отсек:

7 отсек:

Суммарная мощность турбины

Относительная ошибка

Расчет регулирующей ступени

Определение кинематических параметров потока и относительного лопаточного КПД

Регулирующая ступень согласно прототипу, одновенечная

Окружная скорость на среднем диаметре ступени

Принимаю средний диаметр ступени

Для выбора оптимального соотношения зададимся рядом значений 0,4; 0,43; 0,46

Принимаю степень реактивности

Коэффициент скорости соплового аппарата

Произведем подробный расчет для одного из соотношений

Условная скорость равна

Изоэнтропический перепад энтальпий, соответствующий условной скорости

Изоэнтропийный перепад энтальпий, срабатываемый на рабочих лопадках

Изоэнтропийный перепад энтальпий, срабатываемый в соплах

Теоретическая скорость пара на выходе из сопел

Действительная скорость пара на выходе из сопел

Принимаю угол выхода потока из сопловых лопаток , тогда относительная скорость пара на входе в рабочие лопатки и её направления - угол  определяем из входного треугольника скоростей (рис. 3) ;

Теоретическая относительная скорость пара на выходе из рабочих лопаток

По скорости  и степени реактивности , определяем коэффициент скорости рабочих лопаток

Действительная относительная скорость потока на выходе из рабочих лопаток

Угол выхода потока пара из рабочих лопаток принимаем

Из выходного треугольника скоростей определим абсолютную скорость пара на выходе из рабочей решетки и её направление (рис. 3) ;

Потери энергии в сопловом аппарате и рабочих лопатках

Потери энергии с выходной скоростью

Относительный лопаточный КПД  с учётом потерь равен

Из диаграммы определим объемыи

;

Определяем высоту сопловой лопатки

Так как , то задаемся минимальным размером , определяем степень парциальности

Высота рабочей лопатки

, при  периферийная и корневая перекрыша ровна ,

Определим мощность, теряемую на преодоление сил трения и вентиляцию

, где ; ; ; ; ;

Определим относительную величину потерь на трение и вентиляцию

Относительный внутренний КПД

Таблица 2. Расчет регулирующей ступени

Выберем профили сопловых и рабочих лопаток при оптимальном соотношении скоростей

Сопловые лопатки

Определим скорость звука

, где (диаграмма);  - показатель адиабаты

Определяем число Маха

Т.к. , решетка дозвуковая, выбираем профиль сопловой лопатки

Рабочие лопатки

Т.к. , решетка дозвуковая, выбираем профиль рабочей лопатки

Определение диаметров нерегулируемых ступеней с распределением теплоперепадов по ступеням, определение числа ступеней в турбине

Определим удельный объем пара в точке z по диаграмма

Скорость потока в выхлопном патрубке турбины

, принимаем потери с выходной скоростью

Определим расход пара в конденсаторе

Средний диаметр последней ступени турбины определяется по уравнению неразрывности

 коэффициент, характеризующий пропускную способность ступени,

Высота лопатки последней ступени

Диаметр первой нерегулируемой ступени

, где задаемся перепадом энтальпий на первую нерегулируемую ступень ; - удельный объем пара на выходе из сопловой решетки первой нерегулируемой ступени;  - выходная высота сопловой решетки;  - выходной угол потока пара из сопловой решетки;  - оптимальное отношение скоростей;  - степень парциальности;  - число оборотов ротора турбины

Диаметр последней ступени

По полученным диаметрам нерегулируемых ступеней построим диаграмму для определения числа нерегулируемых ступеней давления (рис. 5)

По известным диаметрам , а также по принятому оптимальному отношению скоростей для нерегулируемых ступеней , определяем располагаемые перепады энтальпий в этих ступенях

Определенные по этой зависимости располагаемые перепады энтальпий наносим на диаграмму (рис. 5) и соединяем плавной кривой

По этой диаграмме находим средние перепады энтальпий ЧВД, ЧСД, ЧНД

После нахождения среднего перепада энтальпий, определяем число ступеней соответствующего цилиндра

, где  - располагаемый перепад энтальпий на соответствующий цилиндр, определяемый по ранее построенному процессу расширения пара в диаграмме

, принимаю

, принимаю

 принимаю

Заключение

Ротор турбины - гибкий с критическим числом оборотов около 1800в минуту. Передний подшипник - комбинированный опорно - упорный. Вкладыш опорного подшипника имеет сферическую наружную поверхность.

Лабиринтовые уплотнения - елочного типа, с насадными втулками. Турбина снабжена валоповоротным устройством. Первый регулируемый отбор используется для нужд промышленных потребителей, а второй - для теплофикации. Кроме того, в турбине предусмотрено три нерегулируемых отбора пара для подогрева питательной воды.

Турбина может развивать мощность до 30000при соответствующих отборах пара на производство и теплофикацию. Минимальный пропуск пара в часть низкого давления составляет 8 при давлении в отборе 1,18

Список использованной литературы

Тепловой расчет паровой турбины: метод. Указание, А.Н.Кудряшов, А.Г.Фролов, С.Н.Сушко, В.А.Стенников. - Иркутск , -2010. -87 с.

Теплофикационные паровые турбины и турбоустановки: уч. пособие., А.Д.Трухний, Б.В.Ломакин - М.: Из. МЭИ, 2012. - 540 с, :ил., вкладки

Паровые и газовые турбины: П.Н.Шляхин, - М. - Л., издательство «Энергия», 2006, 264 стр. с черт.

Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара: А.А.Александров, М.: издательство МЭИ, 2009. - 168c.