ючого щабля може бути використана одновенечная щабель або двухвенечная щабель швидкості. Вибір типу регулюючої щаблі проводиться з урахуванням її впливу на конструкцію і економічність турбіни. Використання теплоперепад в одновенечной (80 ... 120 кДж/кг), що призводить до скорочення числа нерегульованих ступенів та зниження металоємності і вартості турбіни. При цьому зменшиться температура і тиск пари перед нерегульованими ступенями, а це дозволить застосувати більш дешеві, низьколегованісталі для їх виготовлення, знизити витоку пари через переднє кінцеві ущільнення і збільшити висоту лопаток першого нерегульованої щаблі. Розрахунок регулюючого щабля зводиться до визначення її геометричних розмірів, вибору профілів соплових і робочих лопаток, знаходженню потужності і ККД щаблі. Оскільки характеристики цьому ступені роблять істотний вплив на конструкцію, число ступенів і ККД всієї турбіни, то необхідно прагнути спроектувати цю щабель з високим ККД. Вихідними даними для розрахунку регулюючого щабля є частота обертання ротора турбіни, витрата пари на турбіну і параметри пари перед щаблем. В якості визначального розміру приймають середній діаметр щаблі d. Розрахунок одновенечной регулюючої щаблі (рис.2) роблять у наступній послідовності.
Знаходять окружну швидкість щаблі й вибирають ступінь реактивності ПЃ на середньому діаметрі в межах 0,03-0,08. Така величина ПЃ виключає можливість появи негативної реактивності у кореня лопаток на нерозрахованих режимах.
В
Рисунок 2 - Сходинка турбіни
Великий вплив на характеристики щаблі надає характеристичний коефіцієнт. У першому наближенні його можна прийняти рівним, що забезпечує максимум лопаткового ККД
, (3)
В
де - фіктивна швидкість пари;
П† - коефіцієнт швидкості сопловой решітки;
- кут виходу пари з сопловой решітки;
Попередньо можна прийняти, П† = 0,95 з наступним уточненням за формулою
(4)
Действительное ставлення рекомендується прийняти менше оптимального для збільшення теплоперепада на регулюючу щабель.
Фіктивна швидкість на виході з сопловой решітки дозволяє визначити наявний теплоперепад, спрацьовує в щаблі.
В В
З урахуванням прийнятої ступеня реактивності ПЃ знаходять наявний теплоперепад в сопловой і робочої решітках, а так само теоретичну швидкість пари на виході з сопел
(5)
В В В В В
Відклавши знайдені Теплоперепад в is-діаграмі (Рис.3) знаходять тиск і теоретичний питома обсяг за соплами, що дозволяє визначити вихідну площа сопловой решітки:
при надзвуковій швидкості для суживающихся сопел
(6)
В
де: - питома обсяг при критичному тиску;
-критична швидкість течії
- коефіцієнт витрати, приймаємо попередньо рівним 0,97, а потім уточнюється за формулою:
м/с (7)
В
Для перегрітої пари k = 1,3;.
В
Рисунок 3 - Процес розширення пари в регулюючої щаблі
Поставивши собі попередньо ступенем парциальности, визначають висоту сопловой решітки, яка повинна бути більше гранично допустимої величини
(8)
м
Довжину лопатки можна збільшити зменшуючи ступінь парциальности, кут або діаметр щаблі. За кількістю Маха, кутку і табл.1 вибирали профіль соплових решіток, хорду профілю = 50 мм, оптимальний відносний крок = 0,80 та визначено число соплових лопаток одно 49.
В
В
За геометричним характеристикам профелей лопаток вибираємо профіль сопловой решітки за таблицею 1.
Профіль
В В В В В В
С - 90 - 15Б
13 - 17
70 - 120
0,70 - 0,85
0,85 - 1,15
5,2
0,413
(9)
За формулами (4) і (7) уточнюють значення коефіцієнтів, і кута
.
При їх невеликому розходженні з прийнятими раніше значеннями розрахунок можна не повторювати.
Будують вхідний трикутник швидкостей (рис. 4), для чого визначають дійсну швидкість пара на виході з сопловой решітки
(10)
В
м/с
З трикутника знаходять відносну швидкість входу пари на робочу решітку і кут її напряму
(11)
В
м/с
Теоретична відносна швидкість виходу пари з робочої решітки і число Маха рівні:
(12)
м/с
В
Рисунок 4 - Трикутники швидкостей турбінної ступені
В
Відкладаючи втрати енергії в соплах на i - s-діаграмі, будують дійсний процес розширення в них і визначають теоретичний питомий об'єм пари в кінці адиабатного розширення на робочих лопатках.
Попередньо задавшись коефіцієнтом витрати знаходимо вихідну площа робочої решітки визначаємо за формулою:
В...
