Детальный расчет переменного режима работы ступени

и оптимизация ступени для заданного диапазона режимов

Детальный расчет переменного режима

В предыдущих параграфах этой главы определялась работа ступени, как правило, или качественно, или в той или иной мере по приближенным формулам. Некоторые формулы, например, для степени реактивности, располагаемого тепло-перепада относятся только к докритическим режимам в решетках ступени.

Часто приходится рассматривать работу турбинной ступени при изменившемся расходе пара через турбину, когда параметры до или после ступени неизвестны. В гаком случае задача осложняется, так как изменение расхода пара сопровождается изменением параметров, которые, в свою очередь, определяют изменение режима ступени.

Решение может быть найдено методом последовательного приближения, причем задача упрощается, если расчет ведется не от начальных параметров, а от конечного состояния при выходе из ступени. Особенно рационален расчет ступени от конечного состояния пара при сверхзвуковых скоростях потока. При критическом режиме расчет ступени от начального состояния пара требует намного большего числа приближений. В то же время, как будет показано ниже в § 7.5, относительно нетрудно найти давление пара за ступенью прич новом режиме работы всей турбины, а энтальпию пара за ступенью оценить, задавшись КПД группы ступеней, что можно сделать достаточно точно.

Покажем, как проводится расчет ступени от заданного конечного состояния пара, причем в этом параграфе речь идет о расчете по среднему диаметру ступени.

  расход пара

Кроме того, должны быть известны или все геометрические характеристики ступени: решетки, их размеры, зазоры и т. д., или полные данные расчетного режима работы ступени, которые, как и ранее, отмечены индексом 0, а также некоторые геометрические характеристики.

. Следует отметить, что

) принята

ориентировочно, а дополнительные потери, необходимые для вычисления внутренней мощности ступени относительного внутреннего КПД, придется позднее уточнить.

Дополнительные потери можно приближенно оценить по формулам

давление в выходном сечении (горле) ее находится с помощью выражения (7.19):

  надо определять из уравнения неразрывности с учетом отклонения потока в косом срезе, т. е.

находится по газодинамическим таблицам.

и число

  подсчитывается скорость

  в первом приближении следует принимать значения удельного объема не в точке С, а в точке В на

  -диаграмме (рис. 7.23, а). Коэффициенты расхода

  можно учесть

по данным § 2.7. Однако, как правило, эти изменения не столь велики и обычно, кроме случая влажного пара, не превышают точности всего расчета.

согласно (7.27). Последний способ будет использован при последующем изложении методики детального расчета переменного режима работы ступени.

с первоначально принятой величиной следует сместить точку В соответственно полученной из расчета потерь с выходной скоростью.

  проверяется построением входного треугольника.

  а при отсутствии основного расчета можно принять

принимается по чертежу рабочей решетки (рис. 2.6).

Подсчитав потери при обтекании рабочей решетки

находим положение точки С (рис. 7.23, а).

Изоэнтропийный теплоперепад рабочей решетки согласно (7.33) равен

  и других параметров входного

,

:

  по формуле (2.53а) подсчитывается угол выхода из сопловой решетки с учетом отклонения потока в косом срезе:

где А принимается по формуле (7.57а).

Тогда вместо (7.65) можно произвести расчет по формуле

  принимается по газодинамическим таблицам, см., например [45].

  подсчитывается скорость

:

  сначала принимать

  можно выполнить согласно формулам § 2.7.

и согласно (7.27) потери на входе в рабочую решетку:

  положение

При расчете процесс итерации следует вести с точностью, не превышающей точности всего расчета, в частности (при использовании таблиц водяного пара), энтальпию и все теплоперепады, включая потери в тепловых единицах, следует определять с точностью не более 0,1 кДж/кг, коэффициенты скорости, расхода, КПД, реактивность — с точностью до 0,001 и т. д.

Естественно, что расчет переменного режима ступени, в случае если требуется выполнить его детально и нельзя воспользоваться упрощенными формулами предыдущих параграфов этой главы, в частности при сверхзвуковых скоростях пара, а также при выполнении серии расчетов целесообразно проводить на ЭВМ. Его можно выполнить с некоторыми упрощениями на микрокалькуляторах с программированием.

, а для расчетного режима

то в первом приближении можно принять, что все потери в ступени будут равны

и соответственно энтальпия в точке В (рис. 7.23, б) найдется как

  Отметим, что как упрощение расчета, проводимого по одной изоэнтропе, так и грубая оценка точки В в большинстве расчетов не приводят к погрешностям, выходящим за точность ввода исходных данных. Подробно этот вопрос анализируется в.