Судовые двигатели

Предварительный расчет турбоагрегата

Задача предварительного расчета ГТЗА — определить главные размеры корпусов, зубчатой передачи и конденсатора. При этом производится распределение общей мощности и теплоперепада между корпусами, намечается к. п. д. и определяются на­чальные и конечные параметры пара по корпусам. В предвари­тельном расчете, кроме того, намечают условия работы и основные размеры регулировочной ступени и последней ступени ТНД, опре­деляют частоту вращения отдельных турбин, которые затем согла­суют с условиями работы зубчатой передачи.

Наметив распределение внутренних теплоперепадов и мощ­ностей по корпусам, переходят к определению условий работы каждого корпуса, т. е. к установлению начальных и конечных параметров пара. Для этого строят процесс расширения пара в турбоагрегате на s—i-диаграмме (рис. 87) в следующем порядке:

Условный процесс изменения состояния пара по корпусам

1. По начальным параметрам пара р0 и t0 перед быстрозапорным клапаном (БЗК) находят на диаграмме точку А0 и с учетом потерь на участке от БЗК до сопловых аппаратов ТВД находят точку А0' с параметрами р0’ и t0’.

2. От точки А0' проводят адиабату до пересечения с изоба­рой рк (давление в конденсаторе) в точке Аzt и определяют располагаемый теплоперепад Нa = i0izt

3. Потери на перепуск из ТНД в конденсатор

где сх — скорость в выпускном патрубке, принимается 50— 80 м/сек;

?х — скоростной коэффициент в выпускном патрубке, прини­мается равным 0,85—0,95.

Откладывают потери qx вверх от изобары рк и находят давление пара за последней ступенью агрегата. Исправленный адиабатный теплоперепад

4. Внутренний теплоперепад турбоагрегата

где

внутренний к. п. д. турбоагрегата;

?уе — эффективный к. п. д. турбоагрегата; ?м — механический к. п. д. турбин; ?зх — к. п. д., учитывающий вращение вхолостую ТЗХ, принимается равным 0,995—0,997; ?р — к. п. д. редуктора для двух­ступенчатых передач, принимается равным 0,96—0,97; ?ут — коэф­фициент потери на протечку через уплотнения, в предварительном расчете принимается равным 0,005—0,03.

5. Внутренние теплоперепады по корпусам равны

где ? = Hiв : Hiн.

Воспользовавшись соотношениями:

можно, задавшись одним из внутренних к. п. д. турбин, определить адиабатные теплоперепады

При выборе значении к. п. д. корпусов ?iв и ?iн следует учитывать условия работы ТВД и ТНД

6. От точки A0 откладывают вниз Hав. Изобара, проходящая через точку А1t, соответствует давлению пара р2в за последней ступенью ТВД.

7. Потери в ресивере между ТВД и ТНД

где ?p— коэффициент потери, принимаемый равным 1,0—2,5;

ср — скорость пара в ресивере, принимается 40—60 м/сек.

Откладывая потерю qр, получают изобару р, определяющую давление пара перед первой ступенью ТНД.

7. От точки A0 отложив вниз Нiв , находят соответственно на изо­барах точки В1 и А2.

8. Откладывая от точки А2 вниз внутренний теплоперепад Hiн, получают на изобарах р и рк соответственно точки С и Д. Откладывают от точки С вниз потерю с выходной скоростью qвz, которая в предварительном расчете принимается равной (1,3—2,5) Наt. В результате получают точку В2, соответствующую состоянию пара на выходе из последней ступени ТНД. Процесс расширения пара в ТЗА характеризуется линией А0В1А2В2СД.

Искомые величины  ?iв, ?iн, Hав и Hан и полученный параметры пара р и t перед ТНД проверяют по уравнению

После построения процесса переходят к выбору основных характеристик последней и регулировочной ступеней и определению ча­стоты вращения турбины. Диаметр последней ступени можно опре­делить из отношения среднего диаметра к высоте лопатки ступени ?z = Dz / lz по формуле

где Gz — расход пара через последнюю ступень, определяется по выражению G2=G0(1—?ут) (1+?0—??i); ?z—принимается в преде­лах 3,2—4,7; w2— скорость выхода пара из последнего рабочего аппарата, принимается равной ??wzкр; ? — коэффициент скорости, принимается 0,95—0,96; ? — коэффициент, характеризующий про­пускную способность последнего рабочего венца, принимается 0,8—1; 0;

?2 — угол выхода, принимается 34—38°;

? — коэффициент сужения, принимается 0,9—0,92.

При принятых значениях w2 и ?2 выбор значения окружной скорости последней ступени определяется выбором скоростной ха­рактеристики uz/w2. Для двухкорпусных агрегатов, постоянно ра­ботающих в основном на расчетном режиме 100%-ной нагрузки, принимают uz/w2 = 0,69?0,72.

В случае выбора основных характеристик регулировочной сту­пени задаются скоростной характеристикой u/с1t = 0,23?0,26 для двухвенечных и u/с1t = 0,35?0,40 для одновенечных сопел и углом наклона сопла ?1 =12?20°.

Отношение давлений е = р0р для регулировочного колеса па основном расчетном режиме в судовых агрегатах при Nе =15 000 квт обычно принимают е =1,5?2,2. Частота вращения ТВД для судо­вых агрегатов общей мощностью 1500—15 000 квт принимается равной 142—75 об/сек.

Предварительный расчет удобно выполнить в форме табл. I.

Поясним порядок предварительного расчета ГТЗА численным примером по следующим данным: