習(xí)題1-級(jí)的熱力計(jì)算過程.doc

習(xí)題1:級(jí)的熱力計(jì)算過程例已知汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速n=3000rpm，流過該級(jí)的蒸汽量G=16.67kg/s，某沖動(dòng)級(jí)中級(jí)的平均直徑dm=1.44m，級(jí)前蒸汽壓力P0=0.098MPa，干度x0=0.99，流入該級(jí)的蒸汽初速C0=91.5m/s。級(jí)的理想比焓降為 ht=125.6kJ/kg，級(jí)的平均反動(dòng)度m=0.2，葉頂反動(dòng)度t=0.24，噴嘴出汽角1=19。隔板汽封采用平齒汽封，汽封齒的平均直徑dp=200mm，汽封間隙p=0.5mm，齒數(shù)Zp=2，動(dòng)葉頂當(dāng)量間隙t=2mm，余速利用系數(shù)1=0.85試求： 進(jìn)行噴管熱力計(jì)算，確定噴管通流面積和葉高；進(jìn)行動(dòng)葉熱力計(jì)算，確定動(dòng)葉通流面積和高度；畫出該級(jí)的進(jìn)出口速度三角形；計(jì)算級(jí)的內(nèi)效率和內(nèi)功率；畫出級(jí)的熱力過程線。解：根據(jù)已知條件求得：級(jí)的圓周速度：u=dmn60=1.44300060=226（m/s）級(jí)前蒸汽初始動(dòng)能：hco=c022=91.522=4186（J/kg）=4.186（kJ/kg）級(jí)的滯止理想比焓降：ht*=ht+hc0=125.6+4.186=129.8（kJ/kg）噴嘴的滯止理想比焓降：hn*=1-mht*=（1-0.2）129.8=103.8（kJ/kg）動(dòng)葉的理想比焓降：hb=mht*=0.2129.8=26（kJ/kg）由焓熵圖可查得：級(jí)前滯止壓力p0*=0.1Mpa,噴嘴后壓力p1=0.054MPa級(jí)前滯止焓h0*=2656kJ/kg，級(jí)前滯止比體積v0*=1.69m3/kg，噴嘴出口理想比體積v1t=3.0m3/kg，級(jí)后壓力p2=0.044MPa。1.噴嘴熱力計(jì)算等熵指數(shù)k：k=1.035+0.1x0=1.134臨界壓比cr：cr=(2k+1)kk-1=(21.134+1)1.1341.134-1=0.577噴嘴壓比n：n=p1p0*=0.0540.1=0.54因?yàn)閚cr，蒸汽在動(dòng)葉中為亞臨界流動(dòng)。動(dòng)葉出口汽流理想相對(duì)速度w2t： w2t=2hb*=332.3(m/s)查得動(dòng)葉速度系數(shù)=0.937，則動(dòng)葉出口汽流實(shí)際相對(duì)速度w2：w2=w2t=311.4(m/s)動(dòng)葉出口汽流相對(duì)速度方向角一般 ，取2=1-5=38.19-5=33.19由動(dòng)葉出口速度三角形，動(dòng)葉出口汽流絕對(duì)速度c2：c2=w22+u2-2w2ucos2=173.9(m/s)動(dòng)葉出口汽流絕對(duì)速度方向角2：2=sin-1(w2sin2c2)=78.44動(dòng)葉柵損失hb：hb=1-2hb*=6.74（kJ/kg）動(dòng)葉柵出口理想比焓h2t：h2t=h1-hb=2558.33-26=2532.33（kJ/kg）動(dòng)葉柵出口實(shí)際比焓h2：h2=h2t+hb=2539.07（kJ/kg）由焓熵圖可查得：動(dòng)葉后蒸汽實(shí)際比體積v2=3.5m3/kg。動(dòng)葉柵進(jìn)口高度lb：lb=ln+r+t=69+1+2=72mm=0.072(m)動(dòng)葉葉頂漏氣量Gt：Gt=tdb+lbt2tht*v2t=0.63.14(1.442+0.072)0.00220.24129.81033.498=0.4(kg/s)查得動(dòng)葉流量系數(shù)b=0.955，則動(dòng)葉柵出口面積Ab：Ab=Gbv2tbw2t=(Gn-Gt)v2tbw2t=(16.64-0.4)3.4980.955332.3=0.179(m2)動(dòng)葉出口高度lb：lb=Abdbsin2=0.1793.141.442sin33.19=0.0722(m)lblb，則2的選擇符合要求。余速動(dòng)能hc2：hc2=c222=15.12（kJ/kg）動(dòng)葉進(jìn)出口速度三角形如圖1-53所示。3.級(jí)的輪周效率和輪周功率用輪周有效焓降計(jì)算輪周功為Pu=ht*-hn-hb-hc2=129.8-6.14-6.74-15.12=101.8（kJ/kg）通過速度三角形計(jì)算輪周功：Pu=uc1cos1+1+c2cos2=226442cos19.76+173.9cos78.44=101.85（kJ/kg）Pu與Pu基本符合，計(jì)算正確性符合要求。級(jí)的輪周效率：u=huE0=huht*-1hc2=101.8129.8-0.8515.12=87%4.計(jì)算級(jí)內(nèi)各項(xiàng)損失葉高損失hl：hl=alnhu=1.669101.8=2.36（kJ/kg）（單列級(jí)，包括扇形損失，所以取a=1.6）葉輪摩擦損失hf：hf=k(u100)3d2Gv2=1.2(226100)31.441216.673.5=0.49（kJ/kg）隔板漏氣損失hp：hp=GpGhu=GpG(ht*-hn-hb-hc2-hl)=0.029216.67129.8-6.14-6.74-15.12-2.36=0.174（kJ/kg）葉頂漏氣損失ht：ht=GtGhu=0.416.6799.44=2.386（kJ/kg）濕氣損失hx（取平均干度xm=x0+x22）：hx=1-xmhi=(1-x0+x22)(ht*-hn-hb-hc2-hl-hf-hp-ht)=(1-0.99+0.962)129.8-6.14-6.74-15.12-2.36-0.49-0.174-2.386=2.48（kJ/kg）5.級(jí)的內(nèi)功率和內(nèi)效率級(jí)內(nèi)有效焓降hi：hi=ht*-hn-hb-hc2-hl-hf-hp-ht-hx=129.8-6.14-6.74-15.12-2.36-0