Всё для Учёбы — студенческий файлообменник
1 монета
docx

Студенческий документ № 065793 из РОАТ МИИТ (бывш. РГОТУПС, ВЗИИТ)

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Федеральное Государственное Бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

"МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ"

(МИИТ)

НАГНЕТАТЕЛИ И ТЕПЛОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ

Курсовая работа

Выполнил: Принял:

Андрюнин С.Ю. проф. Мальцев А.И.

1110-ЭНб-0466

Москва 2013/14

СОДЕРЖАНИЕ

Задание на курсовую работу 3

Пояснительная записка 4

Расчет 5

i-s диаграмма для водяного пара 10

Сопло 11

Список литературы 12

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

Контрольные вопросы:

Поясните последовательность построения треугольников векторов скоростей: абсолютной - С1, относительной W1 (потока) и окружной скорости лопаток U на входе и соответственно C2, W2 и U на выходе из сопла?

Поясните сущность относительного внутреннего КПД ступени турбины ?oi. Как определяются потери на трение и вентиляцию и от утечек пара (газа) через зазоры между подвижными и неподвижными элементами турбины?

Задание для теплового расчета:

На основании приведенных ниже исходных данных выполнить поверочный тепловой расчет паровой турбины с одной активной ступенью.

Номинальная эффективная мощность турбины Ne=250 кВт.

Частота вращения ротора турбины п=17000 об/мин.

Абсолютное давление пара перед турбиной Р1= 1,2МПа.

Температура пара перед турбиной t1=290 ?С.

Абсолютное давление пара при выпуске Рк=0,14 МПа.

Отношение окружной скорости (U) рабочих лопаток к абсолютной скорости пара на входе (с1), т.е. U/С1= 0,34

Средняя высота скорость рабочих лопаток lл=14 мм.

Относительный эффективный КПД турбины принять ?оl=0,35 (с уточнением в процессе расчета).

Механический КПД турбины ?м=0,98.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Поясните последовательность построения треугольников векторов скоростей: абсолютной - С1, относительной W1 (потока) и окружной скорости лопаток U на входе и соответственно C2, W2 и U на выходе из сопла?

Ипвривап

Поясните сущность относительного внутреннего КПД ступени турбины ?oi. Как определяются потери на трение и вентиляцию и от утечек пара (газа) через зазоры между подвижными и неподвижными элементами турбины?

Паравпра

РАСЧЕТ

Термодинамический расчет истечения пара из сопел:

По заданным Р и Т нахожу точку на i-s диаграмме для водяного пара (стр. 10).

Тянем вниз линию процесса расширения пара на турбине 1-2 .

По этим точкам находим энтальпию.

i1=3025 кДж/кг - энтальпия пара перед соплами.

i2t=2600 кДж/кг - энтальпия пара в конце адиабатного (изоэнтропийного) процесса расширения от давления Р1 до Р2=Рк.

h0=i1-i2t

h0=3050-2600=425 кДж/кг

Нахожу теоретическую скорость истечения пара из сопел, м/с

С1t = 2000 • h0

С1t = 2000 • 425=922 м/с.

Нахожу действительную скорость пара на выходе из сопел, м/с

С1=?•С1t,

где ??0,95 - коэффициент, учитывающий снижение скорости в результате трения, завихрения и других необратимых потерь.

С1=0,95•922=876м/с.

Находим потерю энергии в соплах, кДж/кг.

hс=(1-?2)h0

hс=(1-(0,95)2)•425=41 кДж/кг.

Расчет сопел:

Полученная скорость С1-большая сверхзвуковая скорость, она может быть получена в сопле Лаваля.

Сверхзвуковая скорость при разгоне достигается при давлении Ркр=?кр•Р1

(для перегретого пара ?кр=0,546)

Ркр=0,546 •Р1

Ркр=0,546 •1200=655 кПа

По значению Ркр=655 кПа нахожу на диаграмме эту точку. По положению этой точки нахожу iкр=2900 кДж/кг.

Нахожу критическую скорость пара в горловине сопла, м/с

Скр=? 2000• (i1 - iкр),

Скр = 0,9 2000 • (3025-2900) = 475 м/с

По положению точки iкр нахожу удельный объём пара в этом сечении по диаграмме, м3/кг

?кр = 0,35 м3/кг.

Нахожу расход пара через турбину, кг/с.

Мсек = "N" _"e" /("h" _"0" " •" ?" ?" ?_"0l" " " )

Мсек = "250" /"425 • 0,35" = 1,59 кг/с.

Нахожу площадь минимального сечения (горловины) сопел, м2

fmin= ("M" _"сек" " • " "?" _"кр" )/"C" _"кр"

fmin= "1,59 • 0,35" /"475" = 0,00117 м2

fmin= ("? • " d^2)/"4"

d=v((4 • f_"min" )/?)

d=v((4 • 11,7)/3,14) = 3,8 см

Нахожу площадь выходного сечения сопла в плоскости, перпендикулярной направления потока, м2

Fmax= ("M" _"сек" " • " "?" _"2" )/"C" _"кр" ,

где "?" _"2" = 1,3 м3/кг (по диаграмме)

fmax= "1,59 • 1,3" /"876" = 0,00236 м2

fmax= ("? • " d^2)/"4"

d=v((4 • f_"max" )/?)

d=v((4 • 23,6)/3,14) = 5,5 см

Построение треугольников скоростей:

Нахожу окружную скорость лопаток, м/с

U=х•С1

U=0,34 • 876=297,84 м/с

Нахожу расчетный диаметр диска ротора.

d

d = "60 • 297,87" /"3,14 • 17000" = 0,33 м

Нахожу относительная скорость пара на лопатках.

Строю выходной треугольник скоростей (стр. 11).

?1 = 17о ?1 = 25 ?

W1= C1 - U1

W1 = 600 м/с.

Аналогично строю выходной треугольник скоростей.

C2 = W2 - U1

C = 600 - 340 = 260

?2=?1-(2?4о).

?2=25-3=22 ?

?2 = 50о Нахожу значение относительной скорости пара на выходе.

W2= ? • W1

?=0,663+0,25•sin[0,9(?1+?2)]

?=0,663+0,25•sin[0,9(25+22)]

?=0,83 W2= 0,83 • 600=499

Нахожу КПД на окружности колеса.

? = "2 • " "?" ^"2" " • " "U" /"C" _"1" " • " "Y" /"C" _"1"

Y=C1 • сos?1+C2 • сos?2.

Y= 1004,85 ? = "2 • 1 • " "297,84" /"876" " • " "1004,85" /"876" = 0,78

Нахожу потери в соплах, кДж/кг

hc = (1-?2)h0.

hс = (1 - 0,952) • 425 = 41 кДж/кг

Нахожу потери в лопастях, кДж/кг

hл = (1-?2) • ("W" _"1" ^"2" )/"2000"

hл = (1 - 0,832) • ?"600" ?^"2" /"2000" = 55,998 кДж/кг

Нахожу потери с выходной скоростью, кДж/кг

hвс = ("С" _"2" ^"2" )/"2000"

hвс = ?"260" ?^"2" /"2000" = 33,8 кДж/кг

Нахожу КПД на окружности колеса по балансу потерь.

?и = "h" _и/"h" _o = ("h" _o- "(" "h" _c+ "h" _л+ "h" _вс ")" )/"h" _o

?и = "425 - (41+56+33,8) " /"425" = 0,69

Нахожу потери на трение и вентиляцию, кДж/кг

hтв = "N" _"тв" /"М" _"сек"

Nтв = к • ?2 • lл • d4 • ("n" /"1000" ) , кВт

где, ?2 = "1" /"?" _"2" - плотность пара около диска, кг/м3;

lл - средняя высота рабочих лопаток, см;

d - диаметр диска, м;

п - частота вращения ротора, об/мин;

К=1,76 (для диска с одним рядом рабочих лопаток).

Nтв = 1,76 • 0,14 • 0,334 • 1/1,3 • ?(17000/1000)?^"3" = 11,04 кВт

hтв = "11,04" /"1,59" = 6,95 кДж/кг

Нахожу внутренний относительный КПД турбины.

?oi = ?u - "hут + hтв" /"hо"

hут ? hтв, кДж/кг.

?oi = 0,69 - "6.95 + 6.95" /"425" = 0.657 (65.7%)

Нахожу относительный эффективный КПД турбины:

?ol = 0,657• 0,98 =0,644 (64%)

Нахожу реализуемую мощность на валу турбины, кВт.

Nl = Мсек • hут • ?ol

Nl = 1,59 • 425 • 0,644 = 435,28 кВт.

Из-за большой величины расхождения расчет повторяем при новом значении относительного КПД турбины. ?оl=0,62

Расчет повторяем с пункта № 7 и № 20.

7.1. Мсек = "N" _"e" /("h" _"0" " •" ?" ?" ?_"0l" " " )

Мсек = "250" /"425 • 0,62" = 0,95 кг/с.

20.1. hтв = "N" _"тв" /"М" _"сек"

hтв = "11,04" /"0,95" = 11,62 кДж/кг

21.1. ?oi = ?u - "hут + hтв" /"hо"

?oi = 0,69 - "11,62 + 11,62" /"425" = 0.635 (63.5%)

22.1. ?ol = 0,635• 0,98 =0,62 (62%)

23.1. Nl = Мсек • hут • ?ol

Nl = 0,95 • 425 • 0,62 = 251,38 кВт.

|"?" _ol-"?" _ol^р " " |/"?ol" • 100% = 0,55%

Вывод: Поверочный тепловой расчет при относительном КПД турбины подтверждает установленную мощность турбины.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Основная

Двигатели внутреннего сгорания. Учебник. - М.: Высшая школа, 2005.

Лепешкин А.В. Гидравлические и пневматические системы. Учебник. - М.: Академия, 2005.

Дополнительная

Нагнетатели и тепловые двигатели/В.М. Черкасский, Н.В. Калинин, Ю.В. Кузнецов, В.И. Субботин.- М.: Энергоатомиздат, 1997.

Паровые и газовые турбины: Учебник для вузов / Трубилова М.А., Арсеньев Г.В. и др.; Под ред. А.Г. Костюка, В.В. Фролова.-М.: Энергоатомиздат, 1985.-

Паровые и газовые турбины: Сборник задач / Под ред. Б.М. Трояновского,

Г.С. Самойловича. М.: Энергоатомиздат, 1987.

Михайлов А.К., Ворошилов В.П. Компрессорные машины: Учебник для вузов. - М.: Энергоатомиздат, 1989.

Щегляев А.В. Паровые турбины. кн. 1,2; 6-е изд. М.: Энергоатомиздат, 1993.

Черкасский В.М. Насосы, вентиляторы, компрессоры. М.: Энергоатомиздат, 1984.

Щегляев А.В. Паровые турбины. 5-е изд. М.: Энергия, 1976.

Тепловые и атомные электрические станции: Справочник/Под общ. редакцией В.А. Григорьева и В.М. Зорина.-М.:Энергоатомиздат,1989 (Теплоэнергетика и теплотехника, кн.3)

Ольховский Г.Г. Энергетические газотурбинные установки. М.:Энергоатомиздат, 1985.

2

3

Показать полностью… https://vk.com/doc-31324581_246296407
Рекомендуемые документы в приложении