Рассчитаем лопаточный КПД ступени:
Погрешность при вычислении лопаточного КПД тремя способами составила менее .
Рассчитаем относительный внутренний КПД ступени:
Определим потери от влажности:
с = 0,51 - параметр относительной влажности
у0 = 1-Х0 =1-0,882 = 0,118 - степень влажности пара на входе в ступень;
у2 = 1-Х2 =1-0,838 = 0,164 - степень влажности пара на выходе из ступени;
Определим потери связанные с парциальным подводом пара:
Определим потери связанные с утечками рабочего тела:
μу = 0,65 - коэффициент расхода пара в диафрагменных уплотнениях;
δ = 0,001*dупл = 0,0003- радиальный зазор в диафрагменных уплотнениях;
dупл = 0,3 м - диаметр уплотнений
Zу = 4 - число гребней диафрагменного уплотнения
Gос2 = 0,003 м - осевой зазор уплотнения
Gрад2 = 0,00006 м - радиальный зазор уплотнения
Zr = 3 - число гребней периферийного уплотнения
dпер = 0,04 м - диаметр периферийного уплотнения
ρср = 0,5 - степень реакции на среднем диаметре;
ρпер = 0,5 - степень реакции на периферии лопаток;
Определим потери связанные с трением:
Внутренний относительный КПД ступени будет равен:
,759
Рассчитаем мощность ступени:
8. Определение суммарной мощности турбины по расчетам проточной части:
Определим погрешность в определении мощности турбины:
Погрешность в определении мощности составила 0,803%, полученное значение оставляем без изменения и пересчетов, т.к. допустимая погрешность по заданию
Результаты расчет промежуточных ступеней сведены в таблице №8
Таблица №8
Параметр/ступень | 1 ЦВД | 2 ЦВД | 3 ЦВД | 4 ЦВД | ||||
С | Р | С | Р | С | Р | С | Р | |
профиль | С-90-15А | Р-46-29А | С-90-15А | Р-46-29А | С-90-15А | Р-46-29А | С-90-15А | Р-46-29А |
Расход пара D кг/с | 838,83 | 838,83 | 823,185 | 823,185 | ||||
Средний диаметр d0 м | 1,6 | 1,615 | 1,63 | 1,645 | ||||
Выходной эффективный угол, α | ||||||||
Степень реакции, ρ | 0,01 | 0,01 | 0,014 | 0,018 | ||||
Окружная скорость U, м/с | 125,67 | 126,84 | 128,02 | 129,12 | ||||
Характеристический коэффициент Xф | 0,4709 | 0,4694 | 0,4706 | 0,4717 | ||||
Фиктивная скорость Cф м/с | 266,83 | 270,18 | 272,01 | 273,89 | ||||
Располагаемый теплоперепад ступени, Н0 кДж/кг | 35,59 | 39,45 | 39,92 | 40,41 | ||||
Теплоперепад в решётке, кДж/кг | 35,24 | 0,36 | 39,05 | 0,39 | 39,36 | 0,56 | 39,67 | 0,73 |
Теоретическая скорость истечения С1t / W2t м/с | 265,49 | 147,19 | 279,48 | 158,15 | 280,59 | 159,47 | 281,74 | 160,79 |
Реальная скорость истечения С1 / W2 м/с | 260,18 | 144,25 | 272,45 | 151,94 | 273,79 | 153,21 | 275,12 | 154,53 |
Выходная площадь решётки м2 | 0,142 | 0,259 | 0,173 | 0,29 | 0,213 | 0,361 | 0,261 | 0,452 |
Длина лопатки, м | 0,0965 | 0,1025 | 0,1189 | 0,124 | 0,1453 | 0,152 | 0,176 | 0,185 |
Число Маха | 0,56 | 0,312 | 0,6 | 0,34 | 0,605 | 0,346 | 0,615 | 0,353 |
Количество лопаток, шт | ||||||||
Угол входа пара в решётку ![]() | 31,7 | 29,36 | 30,78 | 27,77 | 30,89 | 27,08 | 30,99 | 27,56 |
Угол выхода пара из решётки ![]() | 89,95 | 83,88 | 83,14 | 83,78 | ||||
Хорда, см | 0,0856 | 0,0915 | 0,0856 | 0,0915 | 0,0856 | 0,0915 | 0,0856 | 0,0915 |
Потери в решетке кДж/кг | 1,39 | 0,429 | 1,94 | 0,963 | 1,88 | 0,978 | 1,84 | 0,988 |
Выходная скорость ![]() | 144,75 | 70,72 | 155,63 | 71,2 | 155,92 | 70,25 | 156,2 | 71,93 |
Потери с выходной скоростью, кДж/кг | 2,5 | 2,53 | 2,46 | 2,587 | ||||
Относительный лопаточный КПД | 0,9239 | 0,9028 | 0,9057 | 0,9066 | ||||
Потери на трение | 0,001 | 0,0007 | 0,00058 | 0,00048 | ||||
Потери на вентиляцию | 0,0477 | 0,0474 | 0,0477 | 0,0479 | ||||
Сегментные потери | 0,0078 | 0,0075 | 0,0076 | 0,0075 | ||||
Потери от утечек в диафрагменных уплотнениях | 0,00061 | 0,00052 | 0,00041 | 0,00034 | ||||
Потери от утечек за рабочими лопатками | ![]() | ![]() | ![]() | ![]() | ||||
Потери от влажности | 0,0074 | 0,019 | 0,029 | 0,038 | ||||
Внутренний относительный КПД | 0,859 | 0,826 | 0,819 | 0,811 | ||||
Мощность ступени, МВт | 24,40 | 26,12 | 25,76 | 25,80 |
|
|
Таблица №8
Параметр/ступень | 5 ЦВД | 6 ЦВД | 7 ЦВД | 1 ЦНД | ||||
С | Р | С | Р | С | Р | С | Р | |
профиль | С-90-15А | Р-46-29А | С-90-15А | Р-46-29А | С-90-15А | Р-46-29А | С-55-20А | Р-30-21Б |
Расход пара D кг/с | 803,725 | 803,725 | 787,785 | 225,295 | ||||
Средний диаметр d0 м | 1,66 | 1,685 | 1,69 | 2,4 | ||||
Выходной эффективный угол α | ||||||||
Степень реакции, ρ | 0,022 | 0,026 | 0,03 | 0,44 | ||||
Окружная скорость U, м/с | 130,38 | 132,34 | 132,73 | 188,4 | ||||
Характеристический коэффициент Xф | 0,4728 | 0,4739 | 0,4750 | 0,6254 | ||||
Фиктивная скорость Cф м/с | 275,74 | 279,25 | 279,42 | 301,23 | ||||
Располагаемый теплоперепад ступени, Н0 кДж/кг | 40,89 | 41,83 | 41,88 | 48,27 | ||||
Теплоперепад в решётке, кДж/кг | 39,9 | 0,89 | 40,75 | 1,09 | 40,62 | 1,25 | 27,03 | 21,24 |
Теоретическая скорость истечения С1t / W2t м/с | 282,84 | 161,9 | 285,47 | 164,05 | 285,04 | 164,46 | 232,52 | 220,47 |
Реальная скорость истечения С1 / W2 м/с | 276,29 | 161,9 | 278,9 | 164,05 | 278,68 | 164,46 | 226,8 | 212,45 |
Выходная площадь решётки м2 | 0,294 | 0,505 | 0,355 | 0,601 | 0,414 | 0,705 | 0,297 | 0,33 |
Длина лопатки, м | 0,196 | 0,207 | 0,233 | 0,247 | 0,272 | 0,286 | 0,123 | 0,134 |
Число Маха | 0,621 | 0,359 | 0,635 | 0,368 | 0,638 | 0,375 | 0,48 | 0,446 |
Количество лопаток, шт | ||||||||
Угол входа пара в решётку ![]() | 31,11 | 27,29 | 31,24 | 26,87 | 31,34 | 27,13 | 70,58 | 19,27 |
Угол выхода пара из решётки ![]() | 83,61 | 83,36 | 83,70 | 80,14 | ||||
Хорда, см | 0,0856 | 0,0915 | 0,0856 | 0,0915 | 0,0856 | 0,0915 | 0,0856 | 0,0915 |
Потери в решетке кДж/кг | 1,83 | 1,002 | 1,82 | 1,03 | 1,79 | 1,028 | 1,31 | 1,74 |
Выходная скорость ![]() | 156,33 | 71,81 | 157,28 | 71,75 | 156,64 | 72,53 | 78,27 | 70,9 |
Потери с выходной скоростью, кДж/кг | 2,578 | 2,574 | 2,631 | 2,52 | ||||
Относительный лопаточный КПД | 0,9078 | 0,9095 | 0,9099 | 0,9132 | ||||
Потери на трение | 0,00044 | 0,00038 | 0,00033 | 0,0021 | ||||
Потери на вентиляцию | 0,0481 | 0,0483 | 0,0486 | 0,0757 | ||||
Сегментные потери | 0,0075 | 0,00749 | 0,00746 | 0,0204 | ||||
Потери от утечек в диафрагменных уплотнениях | 0,00030 | 0,00025 | 0,00021 | 0,000288 | ||||
Потери от утечек за рабочими лопатками | 1,64 * ![]() | 1,48 * ![]() | 1,37 * ![]() | 9,69 * ![]() | ||||
Потери от влажности | 0,046 | 0,054 | 0,064 | |||||
Внутренний относительный КПД | 0,805 | 0,798 | 0,789 | 0,815 | ||||
Мощность ступени, МВт | 25,29 | 25,68 | 24,88 | 8,58 |
|
Таблица №8
Параметр/ступень | 2 ЦНД | 3 ЦНД | 4 ЦНД | 5 ЦНД | ||||
С | Р | С | Р | С | Р | С | Р | |
профиль | С-55-20А | Р-30-21Б | С-55-20А | Р-30-21Б | С-55-20А | Р-30-21Б | С-55-20А | Р-30-21Б |
Расход пара D кг/с | 214,392 | 204,875 | 204,875 | 195,312 | ||||
Средний диаметр d0 м | 2,6 | 2,8 | 3,1 | 3,5 | ||||
Выходной эффективный угол α | ||||||||
Степень реакции, ρ | 0,45 | 0,46 | 0,47 | 0,48 | ||||
Окружная скорость U, м/с | 204,1 | 219,8 | 243,35 | 274,75 | ||||
Характеристический коэффициент Xф | 0,627 | 0,633 | 0,639 | 0,645 | ||||
Фиктивная скорость Cф м/с | 325,41 | 347,24 | 380,87 | 425,94 | ||||
Располагаемый теплоперепад ступени, Н0 кДж/кг | 55,08 | 61,67 | 72,67 | 88,9 | ||||
Теплоперепад в решётке, кДж/кг | 30,29 | 24,78 | 33,30 | 28,36 | 38,51 | 34,15 | 46,28 | 42,72 |
Теоретическая скорость истечения С1t / W2t м/с | 246,14 | 238,29 | 258,08 | 253,90 | 277,54 | 277,57 | 304,24 | 309,53 |
Реальная скорость истечения С1 / W2 м/с | 240,23 | 229,64 | 252,18 | 244,69 | 271,32 | 267,45 | 297,56 | 298,19 |
Выходная площадь решётки м2 | 0,408 | 0,441 | 0,648 | 0,683 | 1,28 | 1,32 | 2,35 | 2,35 |
Длина лопатки, м | 0,149 | 0,162 | 0,22 | 0,235 | 0,392 | 0,409 | 0,641 | 0,657 |
Число Маха | 0,55 | 0,53 | 0,59 | 0,59 | 0,49 | 0,50 | 0,475 | 0,49 |
Количество лопаток, шт | ||||||||
Угол входа пара в решётку ![]() | 75,26 | 19,43 | 78,76 | 19,34 | 82,89 | 19,33 | 87,29 | 19,02 |
Угол выхода пара из решётки ![]() | 80,69 | 82,18 | 84,16 | 85,79 | ||||
Хорда, см | 0,0856 | 0,0915 | 0,0856 | 0,0915 | 0,125 | 0,1541 | 0,158 | 0,1851 |
Потери в решетке кДж/кг | 1,43 | 2,02 | 1,50 | 2,29 | 1,71 | 2,76 | 2,01 | 3,45 |
Выходная скорость ![]() | 84,93 | 77,21 | 87,91 | 81,61 | 93,47 | 88,79 | 101,84 | 97,29 |
Потери с выходной скоростью, кДж/кг | 2,98 | 3,33 | 3,94 | 4,73 | ||||
Относительный лопаточный КПД | 0,9127 | 0,914 | 0,9141 | 0,9147 | ||||
Потери на трение | 0,0018 | 0,0013 | 0,00088 | 0,00063 | ||||
Потери на вентиляцию | 0,0724 | 0,0738 | 0,0752 | 0,0766 | ||||
Сегментные потери | 0,01179 | 0,0165 | 0,0147 | 0,0129 | ||||
Потери от утечек в диафрагменных уплотнениях | 0,000209 | 0,00013 | 6,69* ![]() | 3,63 * ![]() | ||||
Потери от утечек за рабочими лопатками | 7,17 * ![]() | 4,62 * ![]() | 2,38 * ![]() | 1,32 * ![]() | ||||
Потери от влажности | 0,00255 | 0,014 | 0,031 | |||||
Внутренний относительный КПД | 0,82 | 0,819 | 0,809 | 0,793 | ||||
Мощность ступени, МВт | 9,37 | 10,02 | 11,65 | 13,34 |
Таблица №8
Параметр/ступень | 6 ЦНД | 7 ЦНД | ||
С | Р | С | Р | |
профиль | С-55-20А | Р-30-21Б | С-90-22В | Р-21-18Б |
Расход пара D кг/с | 195,312 | 184,962 | ||
Средний диаметр d0 м | 4,1 | 6,8 | ||
Выходной эффективный угол α | ||||
Степень реакции, ρ | 0,49 | 0,5 | ||
Окружная скорость U, м/с | 321,85 | 533,8 | ||
Характеристический коэффициент Xф | 0,618 | 0,628 | ||
Фиктивная скорость Cф м/с | 520,42 | 849,37 | ||
Располагаемый теплоперепад ступени, Н0 кДж/кг | 129,16 | 331,52 | ||
Теплоперепад в решётке, кДж/кг | 65,89 | 63,29 | 165,76 | 165,76 |
Теоретическая скорость истечения С1t / W2t м/с | 362,96 | 376,09 | 575,78 | 604,25 |
Реальная скорость истечения С1 / W2 м/с | 355,06 | 362,39 | 563,35 | 582,03 |
Выходная площадь решётки м2 | 4,67 | 4,76 | 10,49 | 10,61 |
Длина лопатки, м | 1,08 | 1,09 | 1,54 | 1,56 |
Число Маха | 0,95 | 0,977 | 1,45 | 1,53 |
Количество лопаток, шт | ||||
Угол входа пара в решётку ![]() | 84,48 | 19,71 | 89,69 | 18,68 |
Угол выхода пара из решётки ![]() | 80,97 | 84,63 | ||
Хорда, см | 0,234 | 0,265 | 0,357 | 0,382 |
Потери в решетке кДж/кг | 2,84 | 5,06 | 7,07 | 13,18 |
Выходная скорость ![]() | 121,95 | 123,39 | 183,32 | 187,06 |
Потери с выходной скоростью, кДж/кг | 7,61 | 17,49 | ||
Относительный лопаточный КПД | 0,9122 | 0,9188 | ||
Потери на трение | 0,00038 | 0,00049 | ||
Потери на вентиляцию | 0,0705 | 0,0765 | ||
Сегментные потери | 0,0104 | 0,0067 | ||
Потери от утечек в диафрагменных уплотнениях | 1,83 * ![]() | 8,17 * ![]() | ||
Потери от утечек за рабочими лопатками | ![]() | ![]() | ||
Потери от влажности | 0,0502 | 0,071 | ||
Внутренний относительный КПД | 0,78 | 0,76 | ||
Мощность ступени, МВт | 18,9 | 45,13 |