Расчет рабочих процессов в практических устройствах

Кафедра: «Теплоэнергетика и водоснабжение на железнодорожном транспорте»

Курсовая работа

по дисциплине:

«НАГНЕТАТЕЛИ И ТЕПЛОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ»

На тему: «Расчет рабочих процессов в практических устройствах»

ЗАДАНИЕ

      На основании приведенных ниже исходных данных выполнить поверочный тепловой
расчет паровой турбины с одной активной ступенью (см. таблицу 2)[1].

1. Номинальная эффективная мощность турбины Ne=280 кВт.
2. Частота вращения ротора турбины n = 17000 об/мин.
3. Абсолютное давление пара перед турбиной Р1= 1.3 МПа.
4. Температура пара перед турбиной t1= 280 ºС.
5. Абсолютное давление пара при выпуске Р2= 0.15 МПа.
6. Отношение окружной скорости (U) рабочих лопаток к абсолютной скорости пара на
входе (с1), т.е. U/С1= 0.33
7. Средняя высота скорость рабочих лопаток ℓл=12÷15 мм. Принимаем lл = 14 мм.

Относительный эффективный КПД турбины принять ηоℓ=0,35 (с уточнением в
процессе расчета).
Механический КПД турбины ηм=0,98.

Расчет.

По IS диаграмме водяного пара по Р1= 1.3 МПа и t1= 280 ºС находим энтальпию i1= 3000 кДж/кг, энтропию S1 = 6,91 кДж/кг*К, удельный объем v1 = 0.19 м3/кг, а по S1 = 6,91 кДж/кг*К и Р2= 0.15 МПа находим i2t = 2570  кДж/кг.

Располагаемый адиабатный тепло перепад, кДж/кг h0=i1-i2t

h0 = 3000-2570 = 430 кДж/кг

Теоретическая скорость истечения пара из сопел, м/с
С1t = =  = 927 м/с[pic 1][pic 2]

Действительная скорость пара на выходе из сопел, м/с
С1=φ∙С1t, =  0,95·927 = 881 м/с
где φ≈0,95 – коэффициент, учитывающий снижение скорости в результате трения,
завихрения и других необратимых потерь.
Потеря энергии в соплах, кДж/кг.
hс=(1-φ2)h0   = (1-0,952)·430 = 42 кДж/кг
Расчет сопел.
Так как P2/P1<βкр = 0,546 для перегретого пара,  то параметры сопла является сверхкритическим и давление в узком сечении равно Ркр = βкр · P1 = 0,546·1,3 = 0,71мПа, по которому и S1 = 6,91 кДж/кг*К, находим  iкр = 2860  кДж/кг.

Критическая скорость пара в горловине сопла, м/с
Скр = ϕ = 0,95· = 503 м/с[pic 3][pic 4]

Удельный объем пара в горловине сопла, м3/кг, по уравнению адиабатного расширения: Vкр = V1 · 3/кг
где k≈1,3 – показатель адиабаты для перегретого пара.
[pic 5]

Расход пара через турбину, кг/с
Мсек =  =  = 1.86 кг/с
Площадь минимального сечения (горловины) сопел, м/2
fmin=  = 
Рекомендуется проверить по формуле:
fmin=  = 
9. Площадь выходного сечения сопел в плоскости[pic 6][pic 7][pic 8][pic 9][pic 10][pic 11]

fвых =  = 2.32 · 10-3 м2
где V2= 1.1 м3/кг – удельный объем пара на выходе, определен по Р2= 0.15 МПа и i2 = i2t + hc = 2570+42=2612 кДж/кг.[pic 12]