BÀI TẬP LỚN TUABIN : Tính tầng xung lực của tuabin hơi nước

BÀI TẬP LỚN SỐ 1 : TÍNH TÂNG 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 =

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

A Xác định tốc độ và góc của dòng chảy

Nhiệt giáng lí thuyết : h 0 3265,86 3192,59  73272,5 Kj/Kg

1 Lựa chọn độ phản lực

Tầng XL: chọn  = 0,05

Nhiệt giáng làm việc trên dãy cánh :

h01  1 h0  (1 0,05)73272,5 69608,8 J Kg/ 

2 Tốc độ lý thuyết của dòng hơi sau ống phun, giả thuyết æo = 1

c 2 1-   h  æ c = 2.69608.8 1.85 2

= 382,6784 m/s

3 Tốc độ thực tế của dòng sau OP: với φ1 = 0,96

c1 = 1c1 t =0,96.382.6784= 367,37 m/s

4 Chọn góc 1 = 16o

5 Chọn tỉ số tốc độ X1 = 0,5

6 Chọn tầng có đường kính d1 = d2 = d=u/n

d =183,685/ 3600 = 0,974 m

7 Vận tốc vòng của tầng u1 = u2 = u

u = x c1 1 =367,37.0,5=183,685 m/s

8 Tốc độ tương đối của dòng khi đi vào rãnh cánh động:

2 a

2 u 1

= 169,452 101,262 = 197,404 m/s

với w1u = c1cos1 – u1

= 367,37.cos16-183,685=169,45 m/s

w1a = c1sin1

= 367,37.sin16=101,26 m/s

9 Góc của dòng hơi vào rãnh cánh động:

1 = arcsin

1

a

w

w

= arcsin

1

1 1

w

sin

= arcsin367,37.sin16

197,404 =30,86o

10 Tốc độ tương đối lý thuyết sau rãnh cánh động:

1

2 2

2 1 0

t

= 2.0,05.73272,5+197,404 2 0 =215,16 m/s

11 Tốc độ tương đối thực tế sau rãnh cánh động:

t 2

w   = 0,98.215,16=210,86 m/s

Với ψ = 0,98

12 Góc ra tương đối 2 :

2 = 1 – 3o = 30,860  30 =27,86o

13 Tốc độ tuyệt đối ra khỏi tầng:

2 a

2 u 2

= 2,732 98,5432 = 98,58 m/s

với c2u = w2cos2 – u2

= 210,86.cos27,86o -183,685= 2,73 m/s

c2a = w2sin2 = 210,86.sin27,86o =98,543 m/s

14 Góc ra của dòng: 2 = arcsin

2

a

c c

= arcsin98,543

98,58 =88,411o

B 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

2

c 2

0 – æ2

2

c2 2

=73272,5+1.

2

85

2

-98,543

2 98,58

2 = 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:

 2

2 t 1

2

1

= 1 2  2

.382,6784 1 0,96

2 t 2

2

1

=1 2  2

.215,16 1 0,98

3 Tổn thất do tốc độ ra: c c22

2

1

z  =198,582

2 = 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:

u =

o

u

e

l = 65,369

73 =0,895 (4.30) Hiệu suất u có thể kiểm tra theo công thức:

o

u u

*

c c



Sai số tương đối Δu = 1,54%

C Xác định các kích thước chủ yếu của tầng

1 Chiều cao cánh tĩnh

1 1

1t 1

1t

Gv

l







.0,974.382,6784.0,97.sin16

Hệ số LL: 1 = 0,97

2 Số cánh tĩnh:

1

1

d

n  = .0,974

0,67



= 114,23 Chọn n1 = 114

Bước cánh t1 = b t1 =40.0,67= 26,8 mm

1

t = 0,67 b = 40 mm Hiệu chỉnh lạit1 = 0.671

3 Chiều cao cánh động Thường chọn độ chờm l = 1 + 2

l'2 = l1 + l = 0,06+0,0015+0,0025=0,065

1 = 1,5 2 = 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]

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

Chiều cao cánh tại đầu ra rãnh động:

2 2

2t 2

2t

Gv

l









.0,974.215,16.0,93.sin 27,86

Hệ số lưu lượng 2 = 0,93

t2 = 24 mm

Số cánh động

n2 = πd/td/t2 =πd/t.0,974/24= 127,56 => Chọn n2 = 128

D Tính hiệu suất trong tương đối và công suất trong

1 TT do ma sát của đĩa động:

zdf = eodf =73.0,0048= 0,35 kJ/kg Với df = 0,0048

Kms = 0,0007

2 TT do rò rỉ trong (rò), gồm hai thành phần:

- Do rò rỉ qua khe hở đầu cánh

 = 0,0187

với Sδ = 0,001

- Do rò rỉ qua bộ chèn đĩa cánh

ch = 0,0161 Với μ = 0,95

ch

d = 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:

rò =  + ch = 0,0187+0,0161= 0,03482

Giá trị tuyệt đối là:

zrò = eorò = 73.0,03482= 2,5418 kJ/kg

3 TT do hơi ẩm bằng 0

4 Hiệu suất trong tương đối của tầng:

oi = u – (df + rò + x) =0,895-(0,0048+2,5418+0)= 0,8559

5 Công do 1 kg hơi tạo ra:

li  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