Исходные данные для расчета

ПАРОВЫЕ И ГАЗОВЫЕ ТУРБИНЫ

Методические указания к выполнению курсовой работы

для студентов всех форм обучения

специальности 050717 – Теплоэнергетика

 

Методические указания содержат методику и последовательность проведения теплового расчета турбины, справочные данные, задания.

Методические указания предназначены для студентов всех форм обучения специальности 050717 – Теплоэнергетика.

Содержание

1	Общие положения	3
1.1	Цели и задачи курса «Паровые и газовые турбины»	3
1.2	Задачи курсовой работы	3
1.3	Обьем и характер курсовой работы	4
1.4	Требования к оформлению расчетно-пояснительной записки	4
1.5	Порядок защиты курсовой работы	4
1.6	Задание на курсовую работу	4
2	Методика предварительного теплового расчета турбины	5
2.1	Исходные данные для расчета	5
2.2	Построение предварительной схемы теплового процесса в i-s диаграмме	5
2.3	Расчет расхода пара на турбину	7
2.4	Расчет регулирующей ступени	9
2.5	Расчет первой ступени давления	11
2.6	Расчет последней ступени давления.	15
2.7	Определение числа ступеней давления и распределение между ними располагаемого теплового перепада	15
3	Методика окончательного теплового расчета турбины	18
3.1	Расчет утечек пара через переднее концевое лабиринтное уплотнение	18
3.2	Расчет регулирующей ступени	21
3.3	Расчет первой ступени давления	34
3.4	Коррекция проточной части	41
	Приложение А	46
	Список литературы	48

Общие положения

Цели и задачи курса «Паровые и газовые турбины»

Цель курса – освоение студентами принципа работы, устройства и эксплуатации паровых и газовых турбин, относящихся к основному оборудованию тепловых и атомных электростанций, газотурбинных электрических и газоперекачивающих станций.

Задача курса – усвоение студентами основ теории и конструкций паровых и газовых турбин, применяемых в технологических цепочках тепловых и атомных электрических станций, промышленных предприятий.

В результате изучения дисциплины студенты должны:

иметь представление:

- об условиях работы основных элементов паровых и газовых турбин;

- о принципах конструирования лопаточных машин;

- о технологии изготовления деталей паровых и газовых турбин;

знать:

- суть теории лопаточных машин (вентиляторов, нагнетателей, компрессоров, турбин);

- конструктивное устройство паровых и газовых турбин;

- тепловые и прочностные процессы в проточных частях и деталях лопаточных машин и основы их расчета;

уметь:

- рассчитывать и выбирать паровые и газовые турбины в зависимости от их назначения;

- проводить тепловые и прочностные расчеты нагнетателей и тепловых двигателей.

Дисциплина «Паровые и газовые турбины» базируется на знаниях и умениях, приобретенных студентами при изучении курсов: Физика, Высшая математика, Материаловедение, Метрология и измерения, Механика, Техническая термодинамика, Механика жидкости и газа, Тепломассообмен, Информатика, Теплоэнергетические системы и энергоиспользование.

Задачи курсовой работы

Задачами курсовой работы являются:

- Закрепление и углубление знаний, полученных на лекциях, практических занятиях, в лаборатории и на производственной практики по теории, расчету, конструкциям и эксплуатации паровых турбин.

- Развитие навыков использования справочных данных, стандартов, типовых инструкций и т.п.

- Подготовка студентов к выполнению выпускной работы.

Обьем и характер курсовой работы

 

Курсовая работа состоит из расчетно-пояснительной записки, содержащей задание на курсовую работу, оглавление, основную часть (тепловой расчет паровой турбины, необходимые расчетные графики, таблицы, эскизы), краткое описание турбины, список использованной литературы. К расчетно-пояснительной записке прилагается описание прототипа турбины и схемы поперечного и продольного разреза турбины.

 

Требования к оформлению расчетно-пояснительной записки

Расчетно-пояснительная записка является одной из форм технологической документации, а потому должна оформляться в соответствии с требованиями СТ НАО 103521910-03-2007.

Степень точности расчетов в расчетно-пояснительной записке должна быть обеспечена до трех знаков. Расчетные формулы должны быть приведены в тексте записки для регулирующей ступени и первой ступени давления. Результаты детального теплового расчета всех остальных ступеней должны быть сведены в итоговую таблицу.

Все замечания руководитель курсовой работы делает непосредственно в пояснительной записке при ее просмотре. После проверки записки преподавателем, студент должен внести все необходимые исправления до защиты курсовой работы.

 

Порядок защиты курсовой работы

Защита курсовой работы проводиться на заседании комиссии из 2-3 преподавателей кафедры с обязательным участием руководителя курсовой работы. Без подписи руководителя курсовой работы на титульном листе записки работа комиссией не рассматривается.

При защите студент должен сделать краткое сообщение о выполненной им работе и ответить на вопросы членов комиссии.

 

Задание на курсовую работу

Задание на курсовую работу выдается индивидуально каждому студенту, согласно, Приложения А. Номер варианта для студентов очной формы обучения выбирается по журналу группы, для студентов заочной формы обучения - по сумме двух последних цифр зачетной книжки.

Во всех заданиях на курсовую работу приводятся следующие исходные данные (см. таблицу А): электрическая мощность турбины, начальные параметры пара, давление на выходе из турбины, начальные параметры регулирующей ступени, первой ступени давления, диаметр вала в уплотнениях, основные размеры опорного и упорного подшипников и др.

График выполнения курсовой работы для студентов очной формы обучения представлен в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - График выполнения курсовой работы

№ п/п	Этап	Неделя
1	Выдача задания	2
2	Консультация №1	3
3	Консультация №2	4
4	Консультация №3	5
5	Консультация №4	6
6	Консультация №5	7
7	Консультация №6	8
8	Консультация №7	10
9	Консультация №8	11
10	Консультация №9	12
11	Сдача теплового расчета турбины	13
13	Защита курсовой работы	14-15

Методика предварительного теплового расчета турбины

Исходные данные для расчета

При выполнении курсовой работы заданными параметрами являются:

1) Прототип турбины.

2) Электрическая мощность турбогенератора - N_э, кВт.

3) Параметры пара перед стопорным клапаном:

- давление - Р_о, бар;

- температура - t_о, ^оС.

4) Давление пара за выхлопным патрубком турбины – Р_к, бар.

5) Рабочее число оборотов – n = 3000 об/мин.

6) Формула проточной части – К+(8-10)Д.

7) Режим работы турбины – без отбора пара на регенерацию.

 

2.2 Построение предварительной схемы теплового процесса
в i-s диаграмме

 

1. Из таблиц термодинамических свойств воды и водяного пара [11] по заданным P_о и t_о находим энтальпию пара перед стопорным клапаном турбины i_о, кДж/кг, на пересечении изобары P_о с изотермой t_о в i-s диаграмме определяем точку 1 состояния пара перед стопорным клапаном
(см. рисунок 2.1).

 

 

Рисунок 2.1 – Предварительная схема теплового процесса турбины

в i-s диаграмме.

 

Рисунок 2.2

2. Определяем давление свежего пара Р^´_о перед соплами регулирующей ступени турбины, учитывая потери ∆P_к в регулирующих клапанах

Р^´_о = (0,95 ÷ 0,97) * P _0, бар. (2.1)

3. Проводим прямую i₀ = const вправо от точки 1 до пересечения с изобарой Р´_о и получаем точку 2, которая определяет параметры пара перед соплами регулирующей ступени, т.е. i_о, t´_о , P´_о.

4. Из точки 1 вниз проводим прямую s₁ = const до пересечения с заданной изобарой P_к и находим точку А. Разность энтальпий точек 1 и А дает располагаемый тепловой перепад на турбину, т.е.

Н_о = i_о – i_А, кДж/кг. (2.2)

5. Определяем давление пара P_z за последней ступенью турбины, учитывая потери давления ∆P_n в выхлопном патрубке

P_z= (1,02 ÷ 1,05) * P_к бар. (2.3)

6. Вычисляем отношение

, бар/МВт. (2.4)

По рисунку 2.2 находим предполагаемый относительный внутренний КПД турбины η^Т_oi.

7. Высчитаем использованный тепловой перепад H_i турбины

H_i= Н_о *· η^Т_oi, кДж/кг. (2.5)

8. Рассчитаем энтальпию пара i_к за выхлопным патрубком

i_к = i_о - H_i, кДж/кг. (2.6)

9. На пересечении линии i_к=const с изобарой P_к находим точку 7, которая характеризует параметры пара за выхлопным патрубком турбины: t₇, Р_7, i₇ = i_к.

10. Определяем потерю тепла ∆Н_вс с выходной скоростью

∆Н_вс = (0,01 ÷ 0,015) * Н_о, кДж/кг. (2.7)

11. Находим энтальпию пара за последней ступенью турбины

i_z = i_к - ∆Н_вс, кДж/кг. (2.8)

12. На пересечении изобары Р_z c линиями i_к=const и i_z=const получаем соответственно точки 6 и 5. Наносим на схему процесса числовые значения величин: i₅ = i_z, P₅ = P_z; t₅, v₅ = v_z.