Рефетека.ру / Физика

Контрольная работа: Тепловой расчет турбины К-1200-240

Оглавление


1. Исходные данные

2. Предварительное построение теплового процесса турбины в h-S диаграмме

3. Расчет системы регенеративного подогрева питательной воды

4. Расчет регулирующей ступени

5. Расчёт первой и последней нерегулируемых ступеней

Исходные данные

Турбина К-1200-240 с электрической мощностью Тепловой расчет турбины К-1200-240МВт.

Основные параметры:


Номинальная и максимальная мощность, Тепловой расчет турбины К-1200-240МВт

Давление пара: свежего и после промперегрева,

Тепловой расчет турбины К-1200-240 МПа

Температура пара: свежего и после промперегрева, Тепловой расчет турбины К-1200-240

Давление отработавшего пара,

Тепловой расчет турбины К-1200-240 кПа

Температура питательной воды,

Тепловой расчет турбины К-1200-240 С

Число регенеративных отборов пара
1150/1380 23,5/3,5 540/540 3,5 274 9

Описание турбины К-1200-240


Тепловой расчет турбины К-1200-240

Рис. 1


Турбина К-1200-240 является самой мощной турбиной, выпускаемой ЛМ3 (рис. 1), а с учетом возможной перегрузки до 1380 МВт – самой мощной в мире. Мощность 1200 МВт обеспечивается при номинальных параметрах пара перед турбиной (23,5 МПа и 540°С), в промежуточном пароперегревателе (540°С), конденсаторе 3,58 кПа (0,0365 кгс/см2) и при дополнительных отборах пара. Максимальная мощность турбины достигается при отключении ПВД.

Турбина работает при частоте вращения 50 l/с.

Конструкция проточной части ЦВД аналогично ЦВД турбин К-300-240 и К-800-243 ЛМ3 выполнена противоточной. Из сопловых коробок пар направляется в четыре ступени левого потока, расположенные во внутреннем корпусе ЦВД, затем поворачивает на 180°, обтекает внутренний корпус и проходит четыре ступени правого потока. Далее четырьмя паропроводами пар из ЦВД с пара метрами 3,9 МПа и 295°С идет в промежуточный пароперегреватель, откуда возвращается по четырем паропроводам к двум блокам стопорных клапанов, расположенным по сторонам ЦСД. Параметры пара после промежуточного перегрева 3,5 МПа и 540°С. Пройдя стопорные клапаны, пар по четырем паропроводам направляется к четырем регулирующим клапанам ЦСД, установленным непосредственно на корпусе ЦСД.

ЦСД - двухпоточный, с двойным корпусом, с восемью ступенями в каждом потоке.

Из выходных патрубков ЦСД пар отводится в две ресиверные трубы (в турбине К-800-240-3 их было четыре) максимальным диаметром 2 м, расположенные на уровне пола машинного зала. Из ресиверных труб пар поступает в каждый из трех корпусов ЦНД по четырем патрубкам (по одному патрубку в верхней и нижней половине ЦНД с двух сторон). Каждый поток ЦНД состоит из пяти ступеней. Длина рабочей лопатки последней ступени равна 1200 мм при среднем диаметре 3 м, что обеспечивает суммарную кольцевую площадь выхода пара 67,8 м2. Лопатка выполнена из титанового сплава ТС-5.

Предварительное построение теплового процесса турбины в h-S диаграмме

Принимаю потерю давления в стопорном и регулирующем клапанах 5% от Ро, определяем давление перед соплами регулирующей ступени:

Тепловой расчет турбины К-1200-240 МПа,

чему отвечает температура Тепловой расчет турбины К-1200-240 и энтальпия ho=3312 кДж/кг.

Потеря давления в выхлопном патрубке: Тепловой расчет турбины К-1200-240кПа, где Р2-давление за последней ступенью турбины, Тепловой расчет турбины К-1200-240-опытный коэффициент , Сп-скорость пара в выхлопном патрубке.

Давление за последней ступенью турбины: Р2=0,2016 +3,5=3,7016 кПа

Из диаграммы Тепловой расчет турбины К-1200-240=3544 кДж/кг

Потери давления в газовом промперегревателе между турбиной и перегревателем оцениваются 0,09-0,11 от Рпп и Тепловой расчет турбины К-1200-240МПа

Параметры пара в конце изоэнтропийного расширения: h2t=2184 кДж/кг.

Первый изоэнтропийный перепад: Тепловой расчет турбины К-1200-240кДж/кг

Второй: Тепловой расчет турбины К-1200-240 кДж/кг

Изоэнтропийный перепад энтальпий на турбину равен:

Тепловой расчет турбины К-1200-240кДж/кг

Действительные перепады энтальпий:

Тепловой расчет турбины К-1200-240-относительный внутренний КПД принимаю равным 0,8

Тепловой расчет турбины К-1200-240 кДж/кг

Тепловой расчет турбины К-1200-240 кДж/кг

Тепловой расчет турбины К-1200-240 кДж/кг

Тепловой расчет турбины К-1200-240 кДж/кг

Тепловой расчет турбины К-1200-240 кДж/кг

Расход пара турбоустановкой:

Тепловой расчет турбины К-1200-240 кг/с, где kp-коэффициент регенерации, Тепловой расчет турбины К-1200-240 - механические КПД турбины и электрогенератора (рис. 2).


Тепловой расчет турбины К-1200-240

Рис. 2 - Процесс расширения пара в турбине

Расчет системы регенеративного подогрева питательной воды

Температура питательной воды Тепловой расчет турбины К-1200-240

По давлению в конденсаторе Тепловой расчет турбины К-1200-240кПа температура равна Тепловой расчет турбины К-1200-240

По давлению в деаэраторе Тепловой расчет турбины К-1200-240МПа температура равна Тепловой расчет турбины К-1200-240

Подогрев питательной воды в одном ПВД:

Тепловой расчет турбины К-1200-240

Принимаю нагрев в деаэраторе Тепловой расчет турбины К-1200-240 и температура питательной воды на входе в деаэратор Тепловой расчет турбины К-1200-240

Подогрев воды в одном ПНД:

Тепловой расчет турбины К-1200-240

турбина тепловой процесс пар

Таблица 1 - Параметры воды и пара для расчета системы регенеративного подогрева питательной воды

№ п/п Наименование величины Единица измерения ПВД1 ПВД2 ПВД3 Деаэратор ПНД4 ПНД5 ПНД6 ПНД7
1 Температура питательной воды на входе в подогреватель оС 241 208 175 165 137,4 109,7 82 54,3
2 Температура питательной воды на выходе из подогревателя оС 274 241 208 175 165 137,4 109,7 82
3 Энтальпия питательной воды на входе в подогреватель кДж/кг 1042,3 888,6 741,15 697,3 578,05 460,09 343,34 227,31
4 Энтальпия питательной воды на выходе из подогревателя кДж/кг 1205,6 1042,3 888,6 741,15 697,3 578,05 460,09 343,34
5 Температура конденсата греющего пара оС 279 245 213 175 170 142,4 114,7 87
6 Энтальпия конденсата греющего пара отбора кДж/кг 1231,4 1061,5 911,43 741,2 719,2 599,5 481,28 364,3
7 Давление отбираемого пара МПа 6,3202 3,65 2,02 0,9 0,79 0,382 0,169 0,0625
8 Энтальпия отбираемого пара кДж/кг 3040 2936 3436 3268 3240 3104 2964 2808

Тепловой расчет турбины К-1200-240

Рис. 3


Расчет подогревателей (рис. 3):

ПВД 1

Уравнение теплового баланса:


Тепловой расчет турбины К-1200-240

Потери теплоты от излучения нет.

Тепловой расчет турбины К-1200-240

ПВД 2


Тепловой расчет турбины К-1200-240

Рис. 4


Тепловой расчет турбины К-1200-240


Тепловой расчет турбины К-1200-240 ПВД3


Тепловой расчет турбины К-1200-240

Рис. 5


Тепловой расчет турбины К-1200-240

Тепловой расчет турбины К-1200-240

Деаэратор


Тепловой расчет турбины К-1200-240

Рис. 6


Тепловой расчет турбины К-1200-240


Тепловой расчет турбины К-1200-240

ПНД 4


Тепловой расчет турбины К-1200-240

Рис. 7


Тепловой расчет турбины К-1200-240


Тепловой расчет турбины К-1200-240

Тепловой расчет турбины К-1200-240

Рис. 8


Тепловой расчет турбины К-1200-240


Тепловой расчет турбины К-1200-240


ПНД 5

ПНД 6


Тепловой расчет турбины К-1200-240

Рис. 9


Тепловой расчет турбины К-1200-240


Тепловой расчет турбины К-1200-240

ПНД 7


Тепловой расчет турбины К-1200-240

Рис. 10


Тепловой расчет турбины К-1200-240


Тепловой расчет турбины К-1200-240

ПНД 8


Тепловой расчет турбины К-1200-240

Рис. 11


Тепловой расчет турбины К-1200-240

Тепловой расчет турбины К-1200-240

Расходы пара в регенеративные подогреватели в кг/с

Тепловой расчет турбины К-1200-240Тепловой расчет турбины К-1200-240

Тепловой расчет турбины К-1200-240Тепловой расчет турбины К-1200-240Тепловой расчет турбины К-1200-240Тепловой расчет турбины К-1200-240Тепловой расчет турбины К-1200-240Тепловой расчет турбины К-1200-240Тепловой расчет турбины К-1200-240

Внутренние мощности отсеков турбины в кВт:

Тепловой расчет турбины К-1200-240

Тепловой расчет турбины К-1200-240

Тепловой расчет турбины К-1200-240

Тепловой расчет турбины К-1200-240

Тепловой расчет турбины К-1200-240

Тепловой расчет турбины К-1200-240

Тепловой расчет турбины К-1200-240

Тепловой расчет турбины К-1200-240

Тепловой расчет турбины К-1200-240

Тепловой расчет турбины К-1200-240

Суммарная мощность турбины в кВт:

Тепловой расчет турбины К-1200-240

Относительная ошибка: Тепловой расчет турбины К-1200-240


Тепловой расчет турбины К-1200-240

Рис. 12 - Процесс расширения пара в одновенечной регулирующей ступени


Расчет регулирующей ступени

Определение кинематических параметров потока и относительного лопаточного КПД

Регулирующая ступень, согласно прототипу, одновенечная.

Окружная скорость на среднем диаметре ступени


U=πdсрn

Принимаю средний диаметр ступени dср=1м

U=3,14·1·50=157 м/с

Для выбора оптимального соотношения U/Cф зададимся рядом значений

U/Cф =0,425; 0,45; 0,475; 0,495

Принимаю степень реактивности Тепловой расчет турбины К-1200-240=0,03

Коэффициент скорости соплового аппарата Тепловой расчет турбины К-1200-240=0,95

Произведем расчет для соотношения U/Cф=0,4

Данные всего расчёта сводятся в таблицу 2.

Условная скорость равна

Тепловой расчет турбины К-1200-240

Изоэнтропический перепад энтальпий, соответствующий условной скорости Тепловой расчет турбины К-1200-240

Тепловой расчет турбины К-1200-240

Изоэнтропийный перепад энтальпий, срабатываемый на рабочих лопатках

Тепловой расчет турбины К-1200-240

Изоэнтропийный перепад энтальпий, срабатываемый в соплах

Тепловой расчет турбины К-1200-240

Теоретическая скорость пара на выходе из сопел

Тепловой расчет турбины К-1200-240

Действительная скорость пара на выходе из сопел

Тепловой расчет турбины К-1200-240

Принимаю угол выхода потока из сопловых лопаток Тепловой расчет турбины К-1200-240, тогда относительная скорость пара на входе в рабочие лопатки Тепловой расчет турбины К-1200-240и её направления – угол Тепловой расчет турбины К-1200-240 определяем из входного треугольника скоростей: Тепловой расчет турбины К-1200-240;Тепловой расчет турбины К-1200-240

Теоретическая относительная скорость пара на выходе из рабочих лопаток

Тепловой расчет турбины К-1200-240

По скорости Тепловой расчет турбины К-1200-240 и степени реактивности Тепловой расчет турбины К-1200-240, определяем коэффициент скорости рабочих лопаток Тепловой расчет турбины К-1200-240

Действительная относительная скорость потока на выходе из рабочих лопаток

Тепловой расчет турбины К-1200-240

Угол выхода потока пара из рабочих лопатокТепловой расчет турбины К-1200-240 принимаем Тепловой расчет турбины К-1200-240

Из выходного треугольника скоростей определим абсолютную скорость пара на выходе из рабочей решетки и её направление Тепловой расчет турбины К-1200-240;Тепловой расчет турбины К-1200-240

Потери энергии в сопловом аппарате и рабочих лопатках

Тепловой расчет турбины К-1200-240

Потери энергии с выходной скоростью

Тепловой расчет турбины К-1200-240

Относительный лопаточный КПД Тепловой расчет турбины К-1200-240 с учётом потерь равен

Тепловой расчет турбины К-1200-240

Тепловой расчет турбины К-1200-240

Тепловой расчет турбины К-1200-240

Тепловой расчет турбины К-1200-240

Из Тепловой расчет турбины К-1200-240диаграммы определим объемыТепловой расчет турбины К-1200-240иТепловой расчет турбины К-1200-240

Тепловой расчет турбины К-1200-240;Тепловой расчет турбины К-1200-240

Определяем высоту сопловой лопатки

Тепловой расчет турбины К-1200-240

Высота рабочей лопатки

Тепловой расчет турбины К-1200-240

Определим мощность, теряемую на преодоление сил трения и вентиляцию

Тепловой расчет турбины К-1200-240, где Тепловой расчет турбины К-1200-240; Тепловой расчет турбины К-1200-240; Тепловой расчет турбины К-1200-240; Тепловой расчет турбины К-1200-240; Тепловой расчет турбины К-1200-240; Тепловой расчет турбины К-1200-240

Тепловой расчет турбины К-1200-240

Определим относительную величину потерь на трение и вентиляцию

Тепловой расчет турбины К-1200-240

Относительный внутренний КПД

Тепловой расчет турбины К-1200-240


Таблица 2 - Расчет регулирующей ступени

п/п

Расчетные величины и формулы Размерность U/C0



0,425 0,45 0,475
1

Тепловой расчет турбины К-1200-240

м/с 157
2

Тепловой расчет турбины К-1200-240

м/с 369,41 348,88 330,5
3

Тепловой расчет турбины К-1200-240

кДж/кг 68,23 60,85 54,62
4

Тепловой расчет турбины К-1200-240(принимаем)

0,03
5

Тепловой расчет турбины К-1200-240=Тепловой расчет турбины К-1200-240

кДж/кг 66,18 59,02 52,98
6

Тепловой расчет турбины К-1200-240

кДж/кг 2,0469 1,8255 1,6386
7

Тепловой расчет турбины К-1200-240

м/с 363,81 343,57 325,5
8

Тепловой расчет турбины К-1200-240 (принимаем)

0,95
9

Тепловой расчет турбины К-1200-240

м/с 345,62 326,4 309,23
10

Тепловой расчет турбины К-1200-240 (принимаем)

град 18
11

Тепловой расчет турбины К-1200-240 (из треугольника скоростей)

м/с 202,88 182,784 167,6
12

Тепловой расчет турбины К-1200-240 (из треугольника скоростей)

град 31 33 35
13

Тепловой расчет турбины К-1200-240

град 28 30 32
14

Тепловой расчет турбины К-1200-240

м/с 212,07 192,51 177,11
15

Тепловой расчет турбины К-1200-240 (из графика)

0,9223 0,927 0,9292
16

Тепловой расчет турбины К-1200-240

м/с 195,59 178,44 164,57
17

Тепловой расчет турбины К-1200-240 (из треугольника скоростей)

м/с 92,62 88,78 87,82
18

Тепловой расчет турбины К-1200-240 (из треугольника скоростей)

град 81 91 102
19

Тепловой расчет турбины К-1200-240

кДж/кг 6,452 5,752 5,164
20

Тепловой расчет турбины К-1200-240

кДж/кг 3,359 2,6096 2,142
21

Тепловой расчет турбины К-1200-240

кДж/кг 4,289 3,941 3,856
22

Тепловой расчет турбины К-1200-240

кДж/кг 14,1 12,3026 11,162
23

Тепловой расчет турбины К-1200-240

0,7933 0,7978 0,7956
24

Тепловой расчет турбины К-1200-240

м/с 328,704 310,42 294,095
25

Тепловой расчет турбины К-1200-240

м/с 14,48 -1,549 -18,258
26

Тепловой расчет турбины К-1200-240

м/с 343,184 308,871 275,837
27

Тепловой расчет турбины К-1200-240

0,7896 0,7968 0,7929
28

Тепловой расчет турбины К-1200-240 (из h-S диаграммы)

МПа 18,2 18,8 19,2
29

Тепловой расчет турбины К-1200-240 (из h-S диаграммы)

оС 495,37 500,1 503,59
30

Тепловой расчет турбины К-1200-240 (по таблицам)

м3/кг 0,016404 0,015957 0,01568
31

Тепловой расчет турбины К-1200-240 (принимаем)

1
32

Тепловой расчет турбины К-1200-240Тепловой расчет турбины К-1200-240

м 0,05172 0,05327 0,05528
33

Тепловой расчет турбины К-1200-240 (из h-S диаграммы)

МПа 18 18,6 19,2
34

Тепловой расчет турбины К-1200-240 (из h-S диаграммы)

оС 496,23 500,72 504,07
35

Тепловой расчет турбины К-1200-240 (по таблицам)

м3/кг 0,016659 0,016188 0,01590
36

Тепловой расчет турбины К-1200-240Тепловой расчет турбины К-1200-240

м 0,06132 0,0614 0,0623
37

Тепловой расчет турбины К-1200-240

кг/м3 60,494 62,22 63,306
38

Тепловой расчет турбины К-1200-240Тепловой расчет турбины К-1200-240;А=2;Тепловой расчет турбины К-1200-240

кВт 151,597 155,923 158,644
39

Тепловой расчет турбины К-1200-240

0,002259 0,00261 0,00295
40

Тепловой расчет турбины К-1200-240

0,79104 0,79519 0,79265
41

Тепловой расчет турбины К-1200-240

кВт 53065,92 47574,4 42567,2
42

Тепловой расчет турбины К-1200-240, Тепловой расчет турбины К-1200-240

м/с 627,76 629,27 630,55
43

Тепловой расчет турбины К-1200-240

0,551 0,518 0,4904
44 Профиль сопловой лопатки (из таблиц) С-90-18А
45

Тепловой расчет турбины К-1200-240, Тепловой расчет турбины К-1200-240

м/с 629,14 630,43 631,6

Тепловой расчет турбины К-1200-240

0,311 0,283 0,261

Профиль рабочей лопатки (из таблиц) Р-35-25А

Построение треугольников скоростей одновенечной регулирующей ступени изображено на рис.4. Зависимость относительного внутреннего КПД и U/CО изображена на рис.5. Из построенной зависимости определяем Тепловой расчет турбины К-1200-240, который равен 0,45. Для этого значения Тепловой расчет турбины К-1200-240рассчитали регулирующую ступень.


Расчёт первой и последней нерегулируемых ступеней.

Определим средний диаметр последней ступени:


Тепловой расчет турбины К-1200-240


Расход пара в конденсатор,


Тепловой расчет турбины К-1200-240,


где Тепловой расчет турбины К-1200-2401- доля отбираемого пара на регенерацию

Тепловой расчет турбины К-1200-240

Так как ЦНД двухпоточный , то Тепловой расчет турбины К-1200-240

Задаёмся потерей с выходной скоростью Тепловой расчет турбины К-1200-240, чтобы определить осевую составляющую выходной скорости

Тепловой расчет турбины К-1200-240

Определим уделный обьем пара Тепловой расчет турбины К-1200-240


Тепловой расчет турбины К-1200-240 ,


где при Тепловой расчет турбины К-1200-240 кПа , х = 0,9592, Тепловой расчет турбины К-1200-240= 0,0010037м3/кг, Тепловой расчет турбины К-1200-240= 35,908 м3/кг

Тепловой расчет турбины К-1200-240 м3/кг

Тепловой расчет турбины К-1200-240

Тепловой расчет турбины К-1200-240м

Тогда высота лопатки последней ступени:

Тепловой расчет турбины К-1200-240м

Определяем диаметр первой нерегулируемой ступени по формуле:


Тепловой расчет турбины К-1200-240,


где Тепловой расчет турбины К-1200-240= 0,018254мТепловой расчет турбины К-1200-240/кг – удельный расход пара на выходе из сопловой решетки первой нерегулируемой ступени (задаемся перепадом энтальпий на первой нерегулируемой ступени H1=40 кДж/кг)

Тепловой расчет турбины К-1200-240

Тепловой расчет турбины К-1200-240=12Тепловой расчет турбины К-1200-240-выходной угол потока пара из сопловой решетки,

Тепловой расчет турбины К-1200-2400,45-0,55; принимаем Тепловой расчет турбины К-1200-240=0,47 – оптимальное отношение скоростей,

Тепловой расчет турбины К-1200-240м

Для ориентировочного определения последнего диаметра ступеней ЦВД и ЦСД воспользуемся формулами:

Тепловой расчет турбины К-1200-240м

Тепловой расчет турбины К-1200-240м

При этом ориентировочно можно считать что Тепловой расчет турбины К-1200-240

Тепловой расчет турбины К-1200-240принимаем для этих ступеней равным: 0,5.

По известным диаметрам Тепловой расчет турбины К-1200-240 а также по принятому оптимальному отношению скоростей определяем располагаемые перепады энтальпий в этих ступенях:

Тепловой расчет турбины К-1200-240

Тепловой расчет турбины К-1200-240

Тепловой расчет турбины К-1200-240

Тепловой расчет турбины К-1200-240

Для определения числа нерегулируемых ступеней турбины, строим диаграмму зависимостиТепловой расчет турбины К-1200-240,от длинны проточной части. И из этого графика определяем среднее значение располагаемых перепадов энтальпий на каждый цилиндр:Тепловой расчет турбины К-1200-240

Тепловой расчет турбины К-1200-240

Тепловой расчет турбины К-1200-240

Тепловой расчет турбины К-1200-240

По известным значениям энтальпий определяем их перепад на цилиндр:

Тепловой расчет турбины К-1200-240кДж/кг.

Число ступеней в цилиндре Тепловой расчет турбины К-1200-240; Zцвд=7

Тепловой расчет турбины К-1200-240

Число ступеней в цилиндре Тепловой расчет турбины К-1200-240; Zцсд=8Тепловой расчет турбины К-1200-240

Тепловой расчет турбины К-1200-240

Число ступеней в цилиндре Тепловой расчет турбины К-1200-240; Zцнд=5

Делим отрезок, соответствующий длине проточной части ЦНД, на 3 равные части, проводим ординаты и снимаем значения средних диаметров всех трех ступеней ЦНД:

Тепловой расчет турбины К-1200-240 Тепловой расчет турбины К-1200-240; Тепловой расчет турбины К-1200-240 ; Тепловой расчет турбины К-1200-240; Тепловой расчет турбины К-1200-240


Рефетека ру refoteka@gmail.com