Расчёты нерегулируемых ступеней проводят в два этапа. На первом этапе проектирования определяют число ступеней, основные их размеры, теплоперепады и другие характеристики, по которым в целом оценивается будущая конструкция турбины. Она удовлетворяет поставленным требованиям, то выполняют детальный расчёт ступеней, в результате которого определяем окончательные характеристики турбины.
Прежде всего, оценивают размеры первой и последней нерегулируемых ступеней для каждого цилиндра турбины. Диаметр первой ступени ЦНД и ЦСД принимают с учётом конструктивных и технологических соображений, используя размеры изготовленных турбин. Высоту сопловых лопаток находим по формуле:
(30)
где: 
- удельный объём в конце адиабатного расширения в сопловой решётке;
u/сф = 0,432; ρ = 0,03; ε =1; 
= 140.
Высота лопаток не должна быть меньше 15…20 мм. Диаметр последней ступени турбины находят из уравнения неразрывности для выходного сечения рабочей решётки определим по формуле:
(31)
где: 
- расход пара через последнюю ступень турбины с количеством выхлопов в конденсатор zвыхл будет равна 1.
- отношение среднего диаметра к высоте рабочих лопаток, для турбин малой мощности, который равен Θ = 7;
vz - удельный объём пара на выходе из последней ступени;
hвс - потери энергии с выходной скоростью, принимаемые для конденсационных турбин равен 20 кДж/кг.
В цилиндрах высокого, а иногда и среднего давления, часто принимают постоянным корневой диаметр dк. Это позволяет обеспечить унификацию хвостовых креплений лопаток, постоянство диаметров обточки дисков, а также размеров канавок в дисках, протачиваемых для крепления лопаток. Эти ступени имеют приблизительно одинаковые профили, u/сф, ρ, что удешевляет их изготовление. В этом случае диаметр ступени равен d1 = dк + l1, а последней dz = dк + lz. Высота лопаток последней ступени определим по формуле:
|
|
d1 =0,85м
lz = d z -dк =1,4-0,816=0,584м
dz = dк + lz=0,816+0,584=1,4м
dк = d1- l1=0,85-0,034=0,816м
Размеры первой и последней ступеней характеризует степень раскрытия проточной части турбины, то есть изменение её диаметров. Нужно стремиться обеспечить плавность изменения диаметров вдоль проточной части, что особенно трудно выполнить при проектировании ЦНД конденсационных турбин. Определение числа ступеней турбины и разбивку теплоперепадов по ступеням производят графоаналитическим методом. В ЧНД это отношение увеличиваем от ступени к ступени, достигая в последних ступенях хф = 0,7.
Рисунок 5 - Диаграмма для определения числа ступеней
Располагаемый теплоперепад ступени по параметрам торможения определяем по формуле
(32)
кДж/кг
Поэтому:
. (33)
кДж/кг
Далее отрезок а разбивают на 8 равных участков и в каждом из них определяют теплоперепад. Находим средний теплоперепад и число ступеней:
, (34)
кДж/кг
, (35)
где: m – число участков. равно 7;
Н0н – располагаемый теплоперепад нерегулируемых ступеней;
α – коэффициент возврата тепла, определяемый из соотношения.
(36)
kт = 4,8·10-4 – коэффициент, учитывающий состояние пара.
Полученное число ступеней z округляем до целого числа, делят отрезок а диаграммы на число ступеней и определяем теплоперепады каждой ступени. Сумма теплоперепадов должна быть равна величине 
. Это равенство в курсовом проекте соблюдается. Полученные теплоперепады наносим на процесс расширения в i-s-диаграмме (графический рисунок -1).
|
|