Bài tập lớn tuabin: Tính tầng xung lực của tuabin hơi nước

Bài tập lớn số 1 TÍNH TẦNG XUNG LỰC CỦA TUABIN HƠI NƯỚC Các số liệu cho trước Tầng làm việc theo nguyên lý XL. Biết trước: Áp suất hơi trước tầng po = 21,5 bar Nhiệt độ hơi trước tầng to = 400oC Tốc độ dòng hơi vào co = 85 m/s Áp suất sau tầng p2 = 16 bar Lưu lượng hơi, G = 100 Kg/s Số vòng quay n = 3600 v/ph Xác định tốc độ và góc của dòng chảy Nhiệt giáng lí thuyết : Kj/Kg 1. Lựa chọn độ phản lực Tầng XL: chọn r = 0,05 Nhiệt giáng làm việc trên dãy cánh : 2. Tốc độ lý thuyết của dòng hơi sau ống phun, giả thuyết æo = 1 = = 382,6784 m/s 3. Tốc độ thực tế của dòng sau OP: với φ1 = 0,96 c1 = =0,96.382.6784= 367,37 m/s 4. Chọn góc a1 = 16o 5. Chọn tỉ số tốc độ X1 = 0,5 6. Chọn tầng có đường kính d1 = d2 = d= d == 0,974 m 7. Vận tốc vòng của tầng u1 = u2 = u u = =367,37.0,5=183,685 m/s 8. Tốc độ tương đối của dòng khi đi vào rãnh cánh động: = = 197,404 m/s với w1u = c1cosa1 – u1 = 367,37.cos16-183,685=169,45 m/s w1a = c1sina1 = 367,37.sin16=101,26 m/s 9. Góc của dòng hơi vào rãnh cánh động: b1 = arcsin = arcsin = arcsin=30,86o 10. Tốc độ tương đối lý thuyết sau rãnh cánh động: ==215,16 m/s 11. Tốc độ tương đối thực tế sau rãnh cánh động: = 0,98.215,16=210,86 m/s Với ψ = 0,98 12. Góc ra tương đối b2 : b2 = b1 – 3o = =27,86o 13. Tốc độ tuyệt đối ra khỏi tầng: == 98,58 m/s với c2u = w2cosb2 – u2 = 210,86.cos27,86o -183,685= 2,73 m/s c2a = w2sinb2 = 210,86.sin27,86o =98,543 m/s 14. Góc ra của dòng: a2 = arcsin = arcsin=88,411o Tính các tổn thất và hiệu suất tương đối của dãy cánh 1. Năng lượng đưa vào tầng, tính cho 1 kg hơi nước e0 = h0 + æ0 – æ2 =73272,5+1. -0,8. =73 kJ/kg Hệ số sử dụng tốc độ ra trong tầng tiếp theo æ2 = 0,8 2. Tổn thất trong rãnh cánh tĩnh và rãnh cánh động: = =5,74 kJ/kg == 0,917 kJ/kg 3. Tổn thất do tốc độ ra: == 4,859 kJ/kg 4. Công riêng do 1 kg hơi sinh ra: lu = eo – zt – zđ – (1 – æ 2)zc =73- 5,74 -0,917 –(1-0,8). 4,859 =65,369 kJ/kg 5. Hiệu suất tương đối của dãy cánh: hu = = =0,895 (4.30) Hiệu suất hu có thể kiểm tra theo công thức: = 0,882 (4.31) Sai số tương đối Δhu = 1,54% Xác định các kích thước chủ yếu của tầng 1. Chiều cao cánh tĩnh = =0,06 m Hệ số LL: m1 = 0,97 2. Số cánh tĩnh: == 114,23 Chọn n1 = 114 Bước cánh t1 = b=40.0,67= 26,8 mm = 0,67 b = 40 mm Hiệu chỉnh lại = 0.671 3. Chiều cao cánh động. Thường chọn độ chờm Dl = D1 + D2. l = l1 + Dl = 0,06+0,0015+0,0025=0,065 D1 = 1,5 D2 = 2,5 Bảng 4.1: Độ chờm và khe hở hướng trục tầng tuabin Chiều cao CT, l1 [mm] Độ chờm [mm] Khe hở [mm] D1 D2 a d £ 35 £ 1 2 4 1 35 ¸ 55 1 2 ¸ 2,5 4 ¸ 4,5 1 ¸ 1,3 55 ¸ 75 1,5 ¸ 2 2,5 ¸ 3 4,5 ¸ 5 1,3 ¸ 1,5 75 ¸ 150 2 ¸ 2,5 3 ¸ 3,5 5 ¸ 5,5 1,5 ¸ 2 150 ¸ 300 2,5 ¸ 3 3,5 ¸ 4 5,5 ¸ 6 2 ¸ 2,5 300 ¸ 400 5 ¸ 6 6,5 ¸ 7,5 5,5 ¸ 6 2 ¸ 2,5 400 ¸ 625 7 ¸ 8 7 ¸ 8 6,5 ¸ 7 3 ¸ 3,5 ³ 625 9 ¸ 10 9 ¸ 10 7 ¸ 10 3,5 ¸ 6 Chiều cao cánh tại đầu ra rãnh động: = =0,066 m Hệ số lưu lượng m2 = 0,93 t2 = 24 mm Số cánh động n2 = πd/t2 =π.0,974/24= 127,56 => Chọn n2 = 128 Tính hiệu suất trong tương đối và công suất trong 1. TT do ma sát của đĩa động: zdf = eoxdf =73.0,0048= 0,35 kJ/kg Với xdf = 0,0048 Kms = 0,0007 2. TT do rò rỉ trong (xrò), gồm hai thành phần: Do rò rỉ qua khe hở đầu cánh xd = 0,0187 với Sδ = 0,001 Do rò rỉ qua bộ chèn đĩa cánh xch = 0,0161 Với μ = 0,95 = 0,6 m δ = 0,3 mm Δ = 1 mm Z = 4 răng Tiết diện qua khe hở răng chèn: S = 0,000565 m2 Tiết diện chảy qua rãnh cánh tĩnh S1 = 0,01536 m2 với e = 0,3 Tổng TT do rò rỉ trong: xrò = xd + xch =0,0187+0,0161= 0,03482 Giá trị tuyệt đối là: zrò = eoxrò =73.0,03482= 2,5418 kJ/kg 3. TT do hơi ẩm bằng 0. 4. Hiệu suất trong tương đối của tầng: hoi = hu – (xdf + xrò + xx) =0,895-(0,0048+2,5418+0)= 0,8559 5. Công do 1 kg hơi tạo ra: li º hi = lu – (zdf + zrò + zx) = 65,369-(0,35+2,5418+0)=62,478 kJ/kg 6. Công suất trong Pi = Gli =100.62,478= 6247,784 kJ/kg