Технология

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,s-
диаграмме).
      (2t ((1t = 0,045 м3/кг

      [pic]=0,178м

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, 1994г.

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

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

4. Теплофизические свойства воды и водяного пара п/р Ривкина, Александрова,
   1980г.



-----------------------
[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]




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