Тепловой расчет проточной части цилиндра

По заданию на курсовую работу требуется рассчитать первую ступень ЦВД. Методика и результаты расчета приведены в таблице 3.1

Таблица 3.1 Тепловой расчёт первой ступени цилиндра

№ п/п	Наименование величины	Обозначение	Формула или обоснование	Размер ность	Величина
	Расход пара			кг/с
	Давление пара перед ступенью		из таблицы 1.1	МПа	4, 2
	Температура пара перед ступенью		по i-s диаграмме	0С	253, 3
	Степень сухости пара перед ступенью		из таблицы 1.1	-	0, 99
	Энтальпия пара перед ступенью		по i-s диаграмме	кДж/кг	2782, 9
	Располагаемый теплоперепад ступени		по i-s диаграмме	кДж/кг	60.74
	Реактивность в корневом сечении ступени		0, 03 … 0, 05	-	0, 03
	Корневой диаметр ступени		из таблицы 1.1	м	0, 818
	Средний диаметр ступени		из таблицы 2.2	м
	Угол выхода потока из сопел в корневом сечении для перегретого пара		12 … 160	град
	Угол выхода потока из сопел в среднем сечении для перегретого пара			град	18.143
	Синус угла выхода потока из сопел в среднем сечении слоя влажного пара			-	0, 3128
	Косинус угла выхода потока из сопел в среднем сечении слоя влажного пара			-	0, 949
	Угол выхода потока из сопел			-	18.23
	Профиль сопловой лопатки	-	по ;	-	C-9018A
	Реактивность в среднем сечении			-	0, 189
	Коэффициент использования выходной скорости предыдущей ступени		принимается: для первой ступени отсека = 0 для промежуточной ступени отсека = 1	-

Таблица 3.1 Продолжение

	Выходная энергия пара		для первой ст.отсека = 0	кДж/кг
	Полная располагаемая энергия ступени			кДж/кг	60.74
	Располагаемый теплоперепад в соплах			кДж/кг	38.802
	Окружная скорость на среднем диаметре	u		м/с
	Располагаемый теплоперепад в рабочих лопатках			кДж/кг	21.937
	Коэффициент скорости сопловой решетки		0, 95...0, 97	-	0, 97
	Теоретическая скорость выхода потока из сопел			м/с	278.57
	Действительная скорость выхода потока из сопел			м/с	270.22
	Отношение скоростей			-	0, 58
	Энтальпия пара за соплами при изоэнтропийном расширении			кДж/кг	2744, 097
	Потери в соплах			кДж/кг	2, 25
	Давление пара за соплами		по i-s диаграмме: по при изотропийном расширении	МПа	3, 1
	Энтальпия пара за соплами			кДж/кг	2746, 39
	Удельный объем пара за соплами		по i-s диаграмме: по и	м3/кг	0, 063
	Удельный объем пара за соплами при изоэнтропийном расширении		по i-s диаграмме: по и	м3/кг	0, 063
	Степень сухости пара за соплами		по i-s диаграмме: по и	-	0, 97
	Коэффициент расхода сопел на перегретом паре		0, 95 … 0, 98	-	0, 98
	Коэффициент			-	0, 55
	Отношение		по и	-	1, 036
	Коэффициент расхода сопел на влажном паре			-	0, 999
	Выходная площадь сопловой решетки			м2	0, 180
	Напряжение в муфте		35 … 45	МПа

Таблица 3.1 Продолжение

	Механический КПД турбины		0, 995 … 0, 997	-	0, 996
	КПД генератора		0, 985 … 0, 990	-	0, 987
	Теплоперепад цилиндра		из предварительного расчета	кДж/кг	336, 8
	Относительный внутренний КПД цилиндра		из предварительного расчета	-	0, 803
	Диаметр муфты			м	0, 4467
	Диаметр диафрагменных уплотнений		1, 25 ∙	м	0, 558
	Зазор в диафрагменных уплотнениях		(0, 3 … 0, 8) ∙ 10-3	м	0, 0005
	Площадь зазора в диафрагменных уплотнениях			м2	0, 0087
	Коэффициент расхода через уплотнения диафрагм		0, 8 ∙	-	0, 799
	Утечка пара через диафрагменное уплотнение		для первой ступени = 0	кг/с
	Высота сопловой лопатки			м	0, 1833
	Высота сопловой лопатки			м	0, 182
	Расхождение			-	0, 56
	Угол входа пара в рабочую решетку			-	40, 32
	Относительная скорость входа пара в рабочую решетку			м/с	130, 67
	Полная энергия пара на входе в рабочую решетку			кДж/кг	30, 47
	Теоретическая скорость выхода пара из рабочей решетки			м/с	246, 883
	Энтальпия пара за рабочей решеткой при изоэнтропийном расширении			кДж/кг	2724, 453
	Давление пара за рабочей решеткой		по i-s диаграмме: по	МПа	2, 9
	Удельный объем пара за рабочей решеткой при изоэнтропийном расширении		по i-s диаграмме: по и	м3/кг	0, 079
	Степень сухости пара за рабочей решеткой при изоэнтропийном расширении		по i-s диаграмме: по и	-	0, 953

Таблица 3.1 Продолжение

	Скорость звука в паре за ступенью			м/с	509, 929
	Число Маха			-	0, 484
	Перекрыша по периферии ступени		[ 1 ]	м	0, 0037
	Перекрыша по корню ступени		[ 1 ]	м	0, 0027
	Высота рабочей лопатки			м	0, 1897
	Коэффициент расхода рабочих лопаток на перегретом паре		0, 90 … 0, 95	-	0, 92
	Коэффициент			-	0, 587
	Отношение		по и	-	1, 039
	Коэффициент расхода рабочих лопаток на влажном паре			-	0, 941
	Эффективный угол выхода пара из рабочих лопаток			-	27, 03
	Синус угла выхода пара из рабочих лопаток			-	0, 465
	Угол выхода пара из рабочих лопаток			-	22.107
	Коэффициент загромождения		1, 03 … 1, 05	-	1, 04
	Выходной угол рабочих лопаток			-	26, 59
	Относительный шаг рабочих лопаток		[ 1 ]	-	0, 6
	Выходной угол рабочих лопаток			-	43, 32
	Профиль рабочих лопаток	-	[ 3 ]	-	Р-2729Б
	Угол установки рабочих лопаток		[ 3 ]	-
	Ширина рабочих лопаток		lp / B = 4 …5; В =0, 0843 / 4	м	0, 0325
	Хорда рабочих лопаток			м	0, 0332
	Отношение	-		-	0, 1751

Таблица 3.1 Продолжение

	Число рабочих лопаток			-	157, 483
	Принятое число рабочих лопаток		Округляем по	-
	Фактический относительный шаг рабочих лопаток			-	0, 598
85-89	Коэффициент потерь рабочей решетки			-	0, 264
	Коэффициент скорости рабочих лопаток			-	0, 85
	Скорость выхода пара из рабочих лопаток	Wp	∙ W2t	м/с	211, 80
	Потери в рабочих решетках		∙	-	8, 04
	Энтальпия пара за рабочими решетками			кДж/кг	2732, 498
	Степень сухости пара за рабочими лопатками		по i-s диаграмме: по и	-	0, 95
	Веерность рабочих лопаток			-	5, 27
	Коэффициент		[ 1 ]	-	0, 3
	Коэффициент	Ку	[ 1 ]	-	0, 9
	Коэффициент сепарации			-	0, 27
	Изменение сухости пара за счет сепарации влаги			-	0, 0135
	Сухость пара за рабочими лопатками с учетом сепарации влаги			-	0, 9635
	Энтальпия пара за рабочими лопатками с учетом сепарации влаги		по i-s диаграмме: по и	кДж/кг	2739, 2
	Изменение энтальпии пара за счет сепарации влаги			кДж/кг	6, 7
	Угол выхода потока пара из ступени			-	89, 87
	Скорость выхода пара из ступени			м/с	94, 48
	Выходная энергия пара			кДж/кг	4, 46

Таблица 3.1 Продолжение

	Потеря от влажности пара			кДж/кг	1, 58
	Коэффициент использования выходной скорости в последующей ступени		для последней ступени отсека = 0; для промежуточной =1	-
	Относительный лопаточный КПД ступени			-	0, 8036
	Мощность трения диска			кВт	53, 13
	Потери на трение диска			кДж/кг	0.066
	Потери с утечками через диафрагменное уплотнение			кДж/кг
	Периферийный диаметр рабочих лопаток			м	1.19
	Угол выхода потока из сопел в периферийном сечении для перегретого пара			-	21, 42
	Синус угла выхода пара из сопел в периферийном сечении			-	0, 374
	Угол выхода пара из сопел в периферийном сечении			-	22, 005
	Косинус угла выхода пара из сопел в периферийном сечении		-	-	0, 927
	Реактивность в периферийном сечении			-	0, 227
	Осевой зазор в периферии		1, 5 … 3, 0мм	м	0, 002
	Радиальный зазор в периферии		1, 0 … 3, 0мм	м	0, 002
	Число усиков в радиальном уплотнении		принимается 0 или 2	-
	Эквивалентный радиальный зазор			м	0, 00075
	Коэффициент потерь с утечками через радиальный зазор			-	0, 01134
	Потери с утечками через радиальный зазор			кДж/кг	0, 688

Таблица 3.1 Продолжение

	Относительный внутренний КПД ступени			кДж/кг	0, 7912
	Полезный теплоперепад ступени			кДж/кг	48, 060
	Внутренняя мощность ступени			кВт
	Энтальпия пара за ступенью			кДж/кг	2741, 54
	Температура пара за ступенью	tо2	по i-s диаграмме: по и	°C
	Степень сухости пара за ступенью	хо2	по i-s диаграмме: по и	-	0, 98

По результатам расчёта на чертеже проточной части ЦВД построены треугольники скоростей первой ступени в среднем сечении. Для удобства все значения скоростей и углов занесены в таблицу 3.2

Таблица3.2 Данные треугольников скоростей