Термодинамический расчет паротурбинной установки, расчет рабочих процессов, расчет паротурбинной установки по ступеням

Введение 2
Исходные данные 4
1 Выбор тепловой схемы ПТУ и построение процесса расширения пара по h-s диаграмме 5
2 Выбор и расчёт регулирующей ступени 17
3 Расчёт надёжности рабочей лопатки первой ступени давления 30
Заключение 46
Список используемой литературы 47

Значения , находим по формулам перехода от ступицы к полотну:
Решая совместно уравнения (а) и (b) находим постоянные интегрирования АI и ВI:
АI= -25,22 ВI= 3,62.
II расчёт
Исходные данные:
Так как , то
Результаты второго расчёта приведены в таблице 7.
Таблица 7
Результаты второго расчета
Втулка Полотно x, м 0,2 0,245 0,29 x, м 0,29 0,3423 0,3946 0,4469 0,4992 0,5515 0 9,9 14,1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 30,317 33,990 40,734 50,985 66,234 63,223 0 0 0 -6,034 -3,505 -1,861 -1,039 -0,612 -1,209 0 9,9 14,1 24,283 30,485 38,873 49,946 65,622 62,014 50 40,1 36 0 0 0 0 0 0 0 0 0 27,231 29,399 33,147 38,160 45,731 39,138 0 0 0 11,724 8,370 5,992 4,703 3,967 3,986 50 40,1 35,9 38,955 37,769 39,140 42,863 49,698 43,124
Расчётные зависимости для втулки:
Расчётные зависимости для полотна диска:
Используя формулы перехода, определим напряжения на радиусе r1 диска:
Решаем совместно уравнения (a)’ и (б)’ находим постоянные интегрирования АII и ВII:
АII= 15,053 ВII= 1,374.
Определяем коэффициент пересчёта :
Находим истинные значения и , которые являются данными для построения графиков распределения радиальных и тангенциальных напряжений по диску.Они представлены в таблице 8.
Таблице 8
Распределение радиальных и тангенциальных напряжений по диску
Втулка Полотно x, м 0,2 0,245 0,29 x, м 0,29 0,3423 0,3946 0,4469 0,4992 0,5515 -5 6,436 6,395 11,014 7,510 -7,046 -32,771 -67,908 -57,295 0 24,678 35,148 60,532 75,992 96,900 124,50 163,58 154,58 -5 31,114 41,543 71,547 83,502 89,854 91,732 95,672 97,290 100 75,505 62,332 63,718 49,548 33,248 16,181 -4,296 9,256 124,64 99,959 89,490 97,105 94,149 97,565 106,85 123,88 107,5 224,64 175,465 151,822 160,82 143,696 130,81 123,03 119,59 116,75 Оценка надежности диска из стали 35ХМ:
По III теории прочности:
предел текучести при рабочей температуре;
для литья из стали.
Тогда,
Следовательно, надежность диска обеспечена.
Определение критической частоты вращения ротора графоаналитическим методом
Вал вычерчивается в определенном масштабе по длине К1=12.
После того, как вал вычерчен, он разбивается на участки так, чтобы жесткость каждого была постоянна, а участки не особенно длинные.
Определим силу тяжести участков G1=9.8*m
Таблица 9
Сила тяжести
№п/п Масса m0, кг Сила тяжести Gb, Н 1 15.304 150.412 2 50.812 483.141 3 135.121 1324.710 4 823.324 8121.043 5 433.681 4291.813 6 460.212 4568.412 7 479.126 4701.324 8 466.214 4584.631 9 575.422 5642.384 10 681.112 6613.451 11 1074.116 10520.014 12 767.224 7517.814 13 780.812 7632.424 14 760.429 7458.962 15 794.183 7785.112 16 137.661 1343.810 17 58.314 566.834 18 45.114 435.834
Выбираем масштаб сил K0=380 Н/мм
Строим многоугольник сил. Выбираем полосное расстояние Н1=200 мм.
Строим веревочный многоугольник под схемой вала. Этот многоугольник будет изображать эпюру изгибающих моментов в определенном масштабе Kч=K1*K0*H1:Кv=780*103H.
Наибольшый момент в любом сечении Мi=Км*zi
Где zi – ордината эпюры в мм.
7. С целью учета переменного диаметра вала принимаем участок с наибольшим диаметром (d0) за основной и увеличиваем ординаты остальных участков эпюры в отношении моментов инерции сечения вала, для этого вводится коэффициент Кh=I0/Ii
В нашем случае для сплошного вала: Кh=(d0/di)4
Для учета переменной температуры вала влияющей на величину модуля упругости вводят коэффицент КД=E0/Ei
В нашем случае влиянием температурой пренебрегаем, таким образом, первоначально полученная эпюра Мu изменится пропорционально произведению Ki*KE
8 Для построения упругой линии вала будем считать вал находящийся под фиктивной нагрузкой измеряемой площадью эпюры изгибающих моментов.
Разделим эту площадь на ряд простых геометрических фигур.
В центре тяжести каждого учатска эпюры прикладываем фиктивную силу:
, где f1 – площадь соответсвующего участка в масштабе чертежа.
Таблица 10
Фиктивная нагрузка
№п/п Диаметр
вала d, м KI=(d0/di)4 Площадь участка в масштабе чертежа f, мм2 Значение фиктивной силы R, Н*мм2 1 0.12 53.714 7.412 3.203*109 2 0.12 53.714 22.012 9.312*109 3 0.15 18.344 78.118 1.040*1010 4 0.15 7.974 126.324 1.682*1010 5 0.2 7.974 345.012 1.836*1010 6 0.2 7.974 477.831 2.623*1010 7 0.25 3.684 619.359 1.640*1010 8 0.25 3.684 743.113 1.969*1010 9 0.35 2.412 425.383 7.672*109 10 0.35 2.214 451.734 8.151*109 11 0.37 2.412 530.234 8.490*109 12 0.37 2.118 556.204 8.919*109 13 0.38 1.701 610.204 7.780*109 14 0.38 1.701 632.818 8.073*109 15 0.4 1.388 573.638 5.894*109 16 0.42 1.358 585.104 6.026*109 17 0.42 1.106 676.467 5.672*109 18 0.42 1.106 685.638 5.745*109 19 0.43 1.001 702.701 5.332*109 20 0.43 1.001 706.421 5.365*109 21 0.42 1.106 928.387 7.783*109 22 0.42 1.106 905.831 7.589*109 23 0.4 1.358 583.832 5.998*109 24 0.4 1.358 562.130 5.783*109 25 0.380 1.728 564.673 7.210*109 26 0.38 1.684 530.187 6.784*109 27 0.36 2.118 429.676 6.763*109 28 0.36 2.118 390.101 6.301*109 29 0.35 2.385 354.741 6.481*109 30 0.35 2.385 316.340 5.731*109 31 0.29 5.319 426.101 1.876*109 32 0.29 5.319 324.426 1.322*109 33 0.27 7.236 108.340 5.965*109 34 0.27 7.236 74.352 4.094*109 35 0.26 8.519. 35.901 2.328*109 36 0.26 8.519 11.993 7.575*109
9. Строим многоугольник сил в масштабе Kk=1.5*109 Н*мм2/мм.
Определяем полюсное расстояние: H2=ED*I0/KR
E0=2.1*1011H/м2,
Так как величина Н2 получилась большой, то уменьшаем ее в k раз . Таким образом,
Н'2=Н2/k
Примем k=1000, тогда H’2=194192.9/1000=194.192 мм
Строим многоугольник фиктивных сил и упругую линию прогибов. Определяем истинные прогибы вала, уножив снятые с чертежа величины на К1/kl=10/1000=0.01, т.е. в одном миллиметре чертежа будет 0.01 мм. Прогиба.
Таблица 11
Фиктивные силы
№
п/п Стрела прогиба под грузом, по чертежу у, мм Истинное значение стрелы прогиба, у, мм G*y, Н*м m*y2, кг*м2 1 3.321 0.3321 0.0053 1.682*10-8 2 11.989 0.11989 0.0581 7.078*10-7 3 24.730 0.24730 0.3268 8.226*10-6 4 36.193 0.36193 2.9014 1.071*10-4 5 41.914 0.41914 1.7723 7.551*10-5 6 44.446 0.44446 2.0051 0.086*10-5 7 46.093 0.46093 2.1663 1.023*10-4 8 46.651 0.46551 2.1242 1.012*10-4 9 46.334 0.46334 2.6142 1.242*10-4 10 45.180 0.45180 2.9871 1.38*10-4 11 42.793 0.42793 4.5011 1.972*10-4 12 39.458 0.39458 2.9701 1.194*10-4 13 35.819 0.35819 2.7412 9.986*10-5 14 31.534 0.31534 2.3532 7.561*10-5 15 26.838 0.26838 2.0894 5.719*10-5 16 18.817 0.18817 0.2524 4.833*10-6 17 9.307 0.09303 0.0527 4.983*10-7 18 2.962 0.02962 0.0129 3.870*10-8
Определяем критическую частоту вращения ротора:
об/мин
Оценим виброустойчивость вала:
1.4nкр1(nраб(0.7nкр2
nраб=5500 об/мин
nкр1= 3200 об/мин
nкр2= 2.8 nкр1=2.8* 3200 = 8960 об/мин
Следовательно, вал виброцстойчив.
Примечание - Считалось в специальной программе TermCalc of the Turbine 1.6
Заключение
В современной промышленности преобладает тенденция увеличения производства теплоизоляционных материалов для теплоизоляции смешанного типа, в том числе композиционных, и материалов с покрытиями, в том числе теплоотражающими. В строительной отрасли находят применение далеко не все группы известных сегодня теплоизоляционных материалов для теплоизоляции. Производство многих из них (например, материалов на основе углеродных, керамических и др. волокон, композиционных высокопористых материалов и пр.) налажено в органических объемах для обеспечения потребностей специальных отраслей.

Список используемой литературы
Абрамов В. И., Филиппов Г. А., Фролов В. В. Тепловой расчет турбин. М.: Машиностроение, 1974.
Беиенсон Е. Н., Иоффе Л. С. Теплофикационные паровые турбины. М.: Энергоатомиздат, 1986.
Дейч М. Е. Газодинамика решеток турбомашин. М.: Энергоатомиздат, 1996.
Дейч М. Е., Филиппов Г. А., Лазарев Л. Я. Атлас профилей решеток осевых турбин. М.: Машиностроение, 1965.
Дейч М. Е., Зарянкин А. Е. Гидрогазодинамика. М.: Энергоатомиздат, 1983.
Дорофеев В.М., Маслов В.Г. Термо-газодинамический расчет газотурбинных силовых установок. М. Машиностроение, 1973 г.
Иванов В. А. Режимы мощных паротурбинных установок. Л.: Энергоатомиздат, 1986.
Кириллов Н.И., Иванов В. А., Кириллов А. И. Паровые турбины и пароьурбинные установки. Л.: Машиностроение, 1978.
Лапшин К.Л., Оленников С.Ю. Выбор параметров рабочего процесса газотурбинного двигателя с использованием ЭВМ - Л.: ЛПИ, 1988.
Паротурбинные установки атомных электростанций/ Под ред. Ю. Ф. Косяка. М.: Энергия, 1978.
Паровые и газовые турбины: Сб. задачи/Б. М. Трояновский, Г. С. Самойлович, В. В. Нитусов, А. И. Занин. М.: Энергоатомиздат, 1987.
Самойлович Г. С. Гилроаэромеханика. М.: Машиностроение 1990 г.
Трухный А. Д. Стационарные паровые турбины. М.: Энергоатомиздат, 1990.
Тепловые и атомные электрические станции: Справочник/ Под ред. В. Г. Григорьева, В. М. Зорина. М.: Энергоатомиздат, 1989.
45