Коммерциялық емес  акционерлік қоғам

АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС ИНСТИТУТЫ

Жылу энергетика қондырғылары кафедрасы

  

 

БУ ЖӘНЕ ГАЗ ТУРБИНАЛАРЫ 

050717 – Жылуэнергетика мамандықтарының барлық оқу түрлерінің студенттері үшін  пәндік жұмысын орындауға арналған әдістемелік нұсқау

 

 

Алматы 2008

ҚҰРАСТЫРҒАН: И.Б. Бақытжанов. Бу және газ турбиналар. 050717 - Жылу энергетика мамандықтарының барлық оқу түрлерінің студенттері үшін пәндік жұмысын орындауға арналған әдістемелік нұсқау - Алматы: АЭжБИ, 2008.- 36 б. 

Әдістемелік нұсқауда "Бу және газ турбиналар" пәнінің бірінші бөліміне кіретін бу турбиналарының жылулық есебіне керекті есеп тарауы келтірілген. Турбина қондырғысын есептеуіне арналған әдістеме негізгі турбина шығаратын заводтың нұсқаулары  және стандартпен келтірілген есептер (РТМ) бойынша жасалған.

Бу турбиналы қондырғыларының реттеу және қысымдық сатыларының жылулық және тиімділік есептерін өткізу нұсқаулары келтірілген.

Әдістемелік нұсқау 050717 - Жылу энергетика мамандығының барлық оқыту түрлерінің студенттеріне арналған.

 

Кіріспе 

Пәндік жұмысын есептеуге арналған нұсқау " Бу және газ турбиналар" пәнінің бірінші бөлімінің негіздеріне келтірілген. Қарсы қысымды бу турбиналарының жылулық есебінің әдістемесі келтірілген. Пәндік жұмысы тапсырма бойынша орындалуы қажет. Жұмыстың түсіндірме жазбасы А4 форматында орындалуы қажет. Суреттері миллиметровкалы қағазында жасалады.

Жұмыстың түсіндірме жазбасына келесі тараулар кіруі қажет:

1. Бу турбинаның алғашқы жылулық есебі.

2. Бу турбинаның соңғы жылулық есебі.

3. Бу турбинаның ішкі бу өтетін жолының өлшемдерін анықтау.

Пәндік жұмысына тапсырма әр студенттерге бөлек беріледі. Пәндік жұмыс орындалған соң оқытушымен тексерілгеннен кейін қорғалады.

Пәндік жұмысының мақсаттарына мыналар кіреді:

- пән бойынша алынған білімді толықтырып бекіту;

- пәндік жұмысының есептерін ЭЕМ қолданып шығаруына дағдылар алу;

- есептер нәтижелерін сызу арқылы көрсетуіне дағдылар алу;

- техникалық және үнемділік талдауын үйрену, т.б.

1 Бу турбина алғашқы жылулық есебінің әдістемесі

 1.1 Есепке берілген мәліметтер

 Тапсырма нұсқалары А.1 кестеде берілген:

1. Турбина жұмыс тәртібі – бу алымдары жұмысқа қосылмаған.

2. Турбина генераторының электр қуаты, Nэ , кВт.

3. Бас жапқыш клапан алдындағы бу сипаттамалары:

- қысымы, Ро , МПа;

- температурасы, tо , оС.

4. Турбина шығысындағы бу қысымы, Рк , МПа.

5. Турбина роторының негізгі айналым жылдамдылығы, n =3000 айн/мин.

6. Турбинаның ішкі құрылысы   РС + (8-10)ҚС. 

1.2 Турбинадағы жылу құбылысын і-s диаграммасындағы көрінісін салу 

1. Берілген бу көрсеткіштері арқылы (Ро , tо ), і-s диаграммасында 1- нүкте және бу энтальпиясы іо табылады, 1 - сурет. Бу энтальпиясын бу мен су сипаттамалары кесте арқылы тексеру қажет.

2. Бу турбинаның реттегіш сатысының саптамалы торлама алдындағы қысым мөлшерін, реттегіш клапандарындағы қысым шығынына байланысты табамыз 

                                Р'о = (0,95÷0,97)·Ро ,    МПа.                                (1) 

3. 1 - нүктеден іо = соnst тіке сызық Р'о изобарасымен қиылысқанша өткіземіз, бұл 2- нүкте. 2- нүкте көрсеткіштері: іо , Р'о , t'о .

4. 1 - нүктеден S1 = соnst тіке сызық Рк изобарасымен қиылысқанша өткіземіз, бұл  А нүкте болады, энтальпиясы іА . Сонымен турбинаға берілген толық жылу құламасын табамыз 

                              Но = іо – іА ,  кДж/кг.                                              (2) 

5. Турбинаның соңғы қалақтар сатысынан шыққан бу қысымы 

                             Рz = (1,02 ÷ 1,05)·Рк ,  МПа.                                   (3) 

6. Қысым айырмашылығы мен қуат қатынасын  есептеп, 2 - сурет арқылы турбинаның ішкі пайдалы әсер коэффициентін табамыз  ηтоі

7. Турбинада пайдалы қолданған жылу құламасы 

                            Ні = Но·ηтоі  ,    кДж/кг.                                            (4) 

8. Турбина шығысындағы бу энтальпиясы 

                            ік = іо – Ні ,      кДж/кг.                                             (5) 

 

 

     

 

   1 Сурет – Турбинадағы жылу құбылысының і-s диаграммасындағы  алғашқы көрінісі

9. ік = соnst тіке сызық  Рк изобарасымен қиылысқанша өткіземіз, бұл          7-ші нүкте болады: энтальпиясы і= ік ; қысымы Р7 = Рк  ; температурасы t7 . 

10. Будың шығыс жылдамдылығымен кеткен жылу шығыны 

                        ∆Нвс = (0,01 ÷ 0,015)·Но , кДж/кг.                              (6) 

11. Турбинаның соңғы қалақтар сатысынан шыққан бу энтальпиясы 

                             іz = ік – ∆Нвс ,      кДж/кг.                                         (7) 

12. Изобара  Рz пен  ік = соnst және  іz = соnst  сызықтар қиылысында 6 және 5 - нүктелер табылады.  Осы нүктелердің көрсеткіштерін (і, Р, t, υ) жазып алу қажет.     

 2 Сурет -  Турбинаның ішкі пайдалы әсер коэффициенті ηтоі  

1.3 Турбинаның бу шығысы 

1. Турбина механикалық ПӘК-ті   ηм = 0,99.

2. Турбина генераторының электрлі ПӘК-ті   ηг = 0,99.

3. Турбина бу шығысы 

                          ,      кг/с. 

Осы турбина шығысы  G  арқылы  турбинаның жылу есебі шығарылады. Ал соңғы анықтау есептен соң, бұл бу шығысының мөлшері анықталуы қажет. 

1.4 Реттегіш торлама сатысының есебі 

 Тапсырма бойынша есептеуге берілген турбиналар қарсы қысымды болғанынан екі қалақты реттегіш саты қолданылады (Кертис сатысы). Екі қалақты реттегіш сатының қолданылатынына себеп болуы:

- жылу құламасының үштен бірін Кертис сатысы жұмсалғанынан келесі қысымдық сатыларының саны азаяды;

- сонымен бірге будың қысымы мен температурасы төмендейді. Бұл ротор мен статордың беріктігін көтереді және алдыңғы лабиринтті тығыздағыштарынан бу шығынын азайтады;

- және Кертис сатысы қолданылған кезде турбинаның айнымалы жұмыс тәртібі кезінде оның пайдалы әсер коэффициенті жоғары мөлшерінде сақталады. 

Есептеу тәртібі 

1. Реттегіш сатының орташа диаметрі dрс берілген мәліметтерден алынады.

2. Жылдамдылық қатынасын  Хорс =  : 

              0,26 – 0,32  аралығында алынады. 

3. Сатының орташа диаметрінде шеңберлік жылдамдығы келесі формуламен анықталады

                            ,          м/с .

4. Саты саптамасының будың шыққандағы жалған жылдамдығын анықтаймыз

                          ,               м/с. 

5. Реттегіш сатының бар жылу құламасының hорс есебі 

                   hорс = Со2/2000 ,        кДж/кг. 

Бақылау:  егер    болса, Хорс мөлшерін көбейтіп, есепті қайтадан шығару қажет. 

6. Реттегіш сатының толық реакция дәрежесін 1- кестеден таңдаймыз.

1 К е с т е

Хорс

0,26

0,28

0,3

0,32

∑ρ

0,08

0,10

0,12

0,14

 

7. Саптама торының толық жылу құламасын анықтаймыз 

                       һос = (1- ∑ρ)·hорс ,    кДж/кг. 

8. і-s диаграмма арқылы будың изоэнтроптық кеңею құбылысы бойынша саптамадан кейінгі бу көрсеткіштерін табамыз (3' нүкте, 1сурет): 

а) меншікті көлем  υ3' = υ1t , м3/кг;

б) қысымы Р1pc , МПа.

9. Қысым қатынасын ε =  есептеп, қысымның аумалы қатынасымен εкр = 0,546 салыстырамыз: 

а) егер ε < εкр болса, реттегіш сатының диаметрын dрс кішірейтіп, есепті қайтадан шығару қажет; 

б) егер ε > εкр болса, есепті жалғастыра беруге болады. 

10. Саптама торынан будың шығуының теориялық жылдамдығы 

                         С1t =  ,               м/с. 

11. еℓс кешенін анықтаймыз  

                еℓс   ,          м 

мұнда е – сатының үлес (парциалдық) дәрежесі;

с – саты қалақшаның ұзындығы, м;

μс0,97 – саптама торының шығыс коэффициенті;

α1 – саптама торының тиімді шығыс бұрышы турбинаның электр қуатына байланысты табылады, 2 - кесте. 

2 К е с т е

Nэ , МВт

> 100

100 – 50

50 – 25

25 – 10

< 10

α1 , град

15 – 16

14

13

12

11

 Егер еℓс кешеннің мөлшері еℓс < 0,002 болса, сатының орташа диаметрін dрс кішірейтіп, есепті жаңадан бастау қажет. 

12.Үлес дәрежесінің тиімді мәнін таңдау. 

  3 К е с т е

еℓс

> 0,02

0,01 – 0,02

0,005 – 0,01

еопт

0,8 – 0,85

0,5 – 0,8

0,2 – 0,5

 13. Саптама торының биіктігі 

                                   с =  ,  м . 

Беріктік шарт бойынша саптама торының биіктігі  10 – 60 мм аралығында болуы қажет.

          0       10      20       30      40      50       60      70       80      90      100   ℓс, мм 

3 Сурет - Саптама торының биіктігіне с байланысты,  жылдамдық еселеуішін φ анықтау графигі 

4 Сурет - Реттегіш сатының ішкі салыстырмалы пайдалы әсер коэффициенті 

14.       Саптама торының биіктігіне с байланысты,  жылдамдық еселеуішін φ 3 - суреттен табамыз.

15. Саптама торындағы жылу шығынын ∆hс табамыз 

                        ∆hс = (1 – φ)·hoc ,     кДж/кг. 

16. 4-суреттен сатының ішкі салыстырмалы пайдалы әсер коэффициентін ηоірс табамыз.

17. Реттегіш сатыдағы пайдаланған жылу құрамасы 

                       hірс = hорс·ηоірс ,      кДж/кг. 

18. Саптама торынан кейінгі бу қажырының шамасын есептейміз 

                       і3 = іо – һос + ∆hс ,   кДж/кг. 

19. Реттегіш сатыдан кейінгі бу қажырының шамасын есептейміз 

                       і4 = іо – һірс ,         кДж/кг. 

20.       і-s диаграммасында турбинаның жылу процесінің сүлбесін тұрғызуды аяқтаймыз, 5 - сурет. 2 - нүктеден изоэнтропа бойымен 4' нүкте табылады. Бу қажырының і3 = const  мен изобара Р1рс киылысында  3 - нүкте табылады. Ал і4 = const  мен изобара Р2рс киылысында  4 - нүкте табылады. Осы нүктелерді қосып, і-s диаграммасында турбинаның жылу процесінің сүлбесін тұрғызамыз. 

1.5 Қысымдық торламаларының бірінші сатысының есебі 

1. Қысымдық торламаның бірінші сатысының диаметрін d1 , берілген мәліметтер бойынша аламыз. 

2. Жылдамдылық қатынасын Хо =  анықтаймыз, 4 - кесте.

4 К е с т е

Nэ , МВт

> 100

100 – 50

50 – 25

25 – 10

< 10

Хо

0,5

0,49

0,48

0,46

0,45

 3. Саты үшін бар жылу құламасының hоІ шамасын анықтаймыз 

                           hоІ = 12,3· ,    кДж/кг.

 5 Сурет - Турбинадағы жылу құбылысының і-s диаграммасындағы көрінісі

 4.Сатының орташа диаметрі үшін реакция дәрежесін табамыз, 5 - кесте

 5 К е с т е

Nэ , МВт

> 100

100 – 50

50 – 25

25 – 10

< 10

ρ

0,12

0,1

0,08

0,06

0,04

 5. Саптама торының бар жылу құламасының шамасы 

                  hосІ = (1 – ρ)·hоІ ,       кДж/кг. 

6. Сатыдан шыққан будың теориялық жылдамдығының С1t мөлшері : 

                  С1tI =   ,   м/с. 

7. і-s диаграммасынан изоэнтропиялық кеңею кезіндегі саптамадан кейінгі будың меншікті көлемін υ1tІ анықтаймыз, м3/кг. 

8. Реттегіш сатының саптама қалақшасының биіктігін анықтаймыз 

                ℓсІ =  ,   м 

мұнда μс0,97 – саптама торының шығыс коэффициенті; 

α1 – саптама торының тиімді шығыс бұрышы, турбинаның электр қуатына байланысты табылады, 2 - кесте; 

е = 1 – сатының үлес (парциалдық) дәрежесі. 

9. Жұмыстық қалақшаның ұзындығын (биіктігін) анықтаймыз 

                    ℓрІ = ℓсІ + ∆к + ∆п ,   м 

мұнда ∆к , ∆п – үстіңгі және астыңғы диаметр бойынша берілген аралық мөлшері, 6 - кесте.

 6 К е с т е

Саптама қалақшасының биіктігі, ℓсІ·10-3 , м

 аралық мөлшері, 10-3 , м

к

п

15 – 35

35 – 70

70 – 100

100 – 150

150 – 300

1,0

1,0

1,5 – 2,0

1,5 – 2,0

1,5 – 2,0

2,0 – 2,5

2,0 – 3,0

2,5 – 3,5

3,0 – 3,5

3,0 – 4,0

 10. Дисктің түбіндегі диаметрі dк  

                        dк = dІ – ℓрІ ,  м. 

11. Қалақшалар ұзындығы қатынасы 

                      θІ = dІ / ℓсІ  . 

1.6 Қысымдық қалақшаларының соңғы сатысын есептеу 

Турбинаның бу өтетін іші, будың көлеміне байланысты ұлғаюуы қажет. Сондықтан қалақша торламаларының биіктігі будың көлеміне байланысты өседі. Ал қалақша торламаларының түрі бірдей болады, тек биіктігімен айырмашылығы болмаса. 

1. Турбинаның соңғы сатысынан кейінгі будың меншікті көлемінің υz мөлшерін і-s диаграммасы бойынша анақтаймыз (5 - сурет, 5 - нүкте).

2. Соңғы саты қалақшаларының биіктігін табамыз  

                          ℓz = ℓрІ·(υz / υ1) ,  м . 

3. Соңғы сатының орташа диаметрін dz табамыз  

                           dz = dк + ℓz  ,     м . 

4. Соңғы сатыдағы барлық жылу құламасы 

                           hоz = 12,3· ,    кДж/кг 

мұнда жылдамдық қатынасы Хо бірінші сатысындағымен бірдей алынады. 

5. Қалақшалар ұзындығы қатынасы 

                      θz = dz / ℓсz  . 

1.7 Қысымдық сатыларының санын және олардың арасындағы бар жылу құламасының үйлестірілуін анықтау 

1. Саты саны мен жылу құламасын үлестіруді анықтау үшін 6 - суретті қолданамыз. Бүл жерде абцисса осінен кез келген кесінді аламыз және шекті координатардан бірінші және соңғы сатылардың диаметрін 1:10 масштабымен аламыз.

2. Қысымдық сатысының тобы үшін орташа бар жылу құламасын анықтаймыз

                           hо ср = (hо1 + hoz)/2 ,           кДж/кг. 

         

 

6 Сурет - Сатылар диаметрін және жылу құламасының үлестерін анықтау

 3. Қысымдық сатысының тобы үшін барлық жылу құламасы

                             Но* =  і4 – і8 ,   кДж/кг.

 4. Қысымдық сатысының тобы үшін негізгі пайдаланған жылу құламасы

                           Ні* =  і4 – ік ,   кДж/кг.

 5. Қысымдық саты тобы үшін салыстырмалы ішкі ПӘК-ің анықтамасы

                           ηоі* = Ні*о*

6. Қысымдық сатыларының саны     Zo = Но*/ hо ср ,   дана. 

7. Жылу қайтару коэффициенті 

                α = К·(1 – ηоі*)·(Но*/419)·((Zо – 1)/Zо)  

мұнда К = 0,2 – егер бу кеңею құбылысының бары қыздырылған бу аймағында болса;

К = 0,12 – егер бу кеңею құбылысы ылғал бу аймағында болса;

К = 0,14 – 0,18 – егер бу кеңею құбылысы жартылай қыздырылған бу аймағында жартылай ылғал бу аймағында болса. 

8. Қысымдық саты санын анықтау 

                         Z =  . 

9. 6 - сурет бойынша 7 - кестені толтырамыз. Егер ∑hо гр ≠ (1+α)Но* болмаса, айырмашылығын барлық сатыларға бөліп шығу қажет. 

7 К е с т е 

Саты саны

dі , м

 ℓрі = dі – dк

 

сі =

=ℓр–∆к–∆п

θі=dі/ℓсі

hо грі,

кДж/кг

∆hоі,

кДж/кг

hоі,

кДж/кг

1

d1

р1

с1

θ1

hо гр1

∆hо1

hо1

2

d2

р2

с2

θ2

hо гр2

∆hо2

hо2

...

 

 

 

 

 

 

 

Z

dz

рz

сz

θz

hо грz

∆hоz

hоz

 

 

 

 

 

∑hо гр

∑∆hо

(1+α)Но*

 2 Бу турбинаның толық жылулық есебінің әдістемесі 

2.1 Шеткі лабиринтті тығыздағыштан өтетін бу шығынының есебі  

Пәндік жобасында түрі сатылы лабиринтті тығыздағыштар таңдалады. Осы таңдалған сатылы лабиринтті тығыздағыштардан өтетін бу шығыны және тығыздағыштар тарақтарының саны келесі әдістеме бойынша есептеледі.

1. Тығыздағыштар орнатылатын диаметрі dу берілген турбина бойынша алынады.

2. Тығыздағыштар тарақтарының саны 

                           Zку = (Р1 – Р2)/0,0

мұнда Р1рс–тығыздағыштар тарақтарының алдындағы бу қысымы МПа;

Р2к–тығыздағыштардың бірінші тарақтарынан соңғы бу қысымы МПа;

Тығыздағыш тарақтарының біреуіндегі бу қысымының азайуы 0,08 МПа. 

3. Тығыздағыштар саңылауының ауданын анықтау 

                          Fку = π·dу·δу  ,   м2 

мұнда δу = 0,001·dу , бірақ 0,3·10-3 метрден кем болмауы қажет. 

4. Шеткі тығыздағыштағы будың шығыны келесі формуламен есептелінеді

 

Gку = 0,99·μку·Fку· ,  кг/с 

мұндағы  μку = 0,704 шығын еселеуіші. 

5. Турбинадан өтетін будың толық шығыс мөлшері 

                       Gо = G + Gку ,  кг/с 

мұнда G – турбинаның саналған бу шығысы. 

 2.2 Реттегіш сатының есебі 

1. Реттегіш саты саптамасының биіктігін анықтау 

                          ℓс* = ℓс· , м 

мұнда с – алдын ала есептелген реттегіш саты саптамасының биіктігі. 

2. Берілген турбина қуаты бойынша реттегіш және қысымдық қалақша торларының түрлерін таңдаймыз, 8 - кесте бойынша. 

8 К е с т е

Торлама түрі

Торлама аты

Қалақша түрі

Бу шығыс бұрышы α1, β2

Торламадағы ара қашық саны,

Торлама көлем қатынасы Fр/Fс

КС-ОА

Саптамалы

1 - жұмыс

Бағыттағыш

2 - жұмыс

С9012А

Р2314А

Р3021А

Р4623А

11-13

14-16

20-22

27-30

0,7-0,8

0,63-0,69

0,6-0,66

0,52-0,59

1

1,53-1,59

2,35-2,5

3,4-3,8

КС-1А

Саптамалы

1 - жұмыс

Бағыттағыш

2 - жұмыс

С9015А

Р2617А

Р3525А

Р5033А

14-16

17,5-19

23-26

29-34

0,72-0,80

0,59-0,67

0,54-0,62

0,52-0,59

1

1,5-1,55

2,35-2,5

3,4-3,8

КД-1-2А

Саптамалы

Жұмысшы

С9012А

Р2617А

11-13

17,5-19

0,72-0,87

0,59-0,65

1

1,6-1,85

КД-2-3А

Саптамалы

Жұмысшы

С9015А

Р3021А

13-17

19-24

0,7-0,85

0,58-0,68

1

1,5-1,8

Егер турбина қуаты 50 МВт-қа дейін болса (КС-ОА)+(КД-1-2А), қалақша торларының түрлері қабылданады, ал турбина қуаты 50 МВт және жоғары болса (КС-1А)+(КД-2-3А), қалақша торларының түрлері қабылданады. 

3. Сатылардың өлшем қатынасын анықтаймыз    

                                                bc/ℓc*  

мұнда  ℓc* - саптама биіктігінің анықталған мөлшері. 

4. Бу шығыс бұрыштарының қатынасын табамыз    

                                          sin αo / sin α1   

мұнда  αo = 90 oбу кірісінің бұрышы;  

α1 – бу шығысының бұрышы.  

5. Саптама торының шығыс коэффициентін μс 7 - суреттен табу қажет. 

      7 Сурет - Саптама торының шығыс коэффициенті 

6. Саптама торының шығыс көлемі Fс  

                Fс = ,    м2

7. Реттеуші сатының парциалдық (үлес) дәрежесі 

                  е =   . 

8. Реттеуші сатының ара қашықтығын = 0,7 – 0,8, 8 - суреттен табуға болады (С-9012А bc = 62,5 мм; С-9015А bc = 51 ,5 мм).

 

                                                С-9012А

 

                                                         С-9015А

 

        8 Сурет - Саптамалардың сипаттамалары

9. Саптамалы қалақша торының ара қатынасы 

                             tс = bc· ,  м . 

10. Саптамалы қалақша торының ось бойы мен ені 

                       Вс = bc·sinαy(0,001-0,0015) , м . 

11. Саптамалы қалақша торының аралық ені 

                         ас = tc·sinα1 , м . 

12. Саптамалы қалақша торындағы қалақша саны 

                         Zс = π·dрс·е/tс ,    дана . 

13. Саптамалы қалақша торындағы қалақша санын толық санға келтіреміз Zс*, парциалдық (үлес) дәрежесін е*  анықтаймыз 

                      е* = (Zc*·tc)/(π·dpc) . 

14. Қалақша торлардың көлем қатынасын 8 - кесте бойынша аламыз 

                        

осыған байланысты қалақшалар шығысындағы ауданы: 

- бірінші жұмыс қалақшаның  Fp1 = 1,5·Fc ,  м2 ;

- бағыттағыш қалақшаның  Fн = 2,5·Fc ,  м2 ;

- екінші жұмыс қалақшаның  Fp2 = 3,8·Fc ,  м2

15. Қалақша торлардың биіктік қатынасы бойынша 

                    

қалақша торлардың биіктігін есептейміз: 

- бірінші жұмыс қалақшаның  p1 = 1,2·ℓc ,  м2 ;

- бағыттағыш қалақшаның  н = 1,44·ℓc ,  м2 ;

- екінші жұмыс қалақшаның  p2 = 1,73·ℓc ,  м2 .

16. Қалақша торларынан шыққан бу бұрышын анықтаймыз: 

- бірінші жұмыс қалақшаның   

                   sin β2 =  ; 

- бағыттағыш қалақшаның   

                   sin α1' =  ; 

- екінші жұмыс қалақшаның   

                   sin β'2 =   . 

17. Қалақша торларының келтірілген ара қашықтығы мен орнатылатын бұрыштарын 9 - сурет бойынша есептеп табамыз: 

- бірінші жұмыс қалақшаның

- бағыттағыш қалақшаның 

- екінші жұмыс қалақшаның   . 

18. Қалақша торларының ара қашықтығын есептеу: 

- бірінші жұмыс қалақшаның  tр1 =  ,  м;

- бағыттағыш қалақшаның  tн =  , м;

- екінші жұмыс қалақшаның   , м

мұнда b – таңдалған қалақшаларының хордасы, 9-сурет. 

19. Қалақшалар санын анықтаймыз: 

- бірінші жұмыс қалақшаның  

      Zр1 =  ,  дана; 

- бағыттағыш қалақшаның   

     Zн ,  дана;

- екінші жұмыс қалақшаның   

    Zр2 =  ,  дана.

21

 

                            а) 

 

                        б) 

 

                         в) 

  9 Сурет - Қалақша торларының сипаттамалары 

 

                                   г) 

 

                         д) 

 

                      е) 

9 Сурет - Қалақша торларының сипаттамалары (жалғасы) 

20. Тордың жебелік енін есептейміз: 

- бірінші жұмыс қалақшаның  

Вр1 = bp1·sinβy1 – (0,001 ÷ 0,0015) ,    м ; 

- бағыттағыш қалақшаның   

Вн = bн·sinβ – (0,001 ÷ 0,0015) ,    м ; 

- екінші жұмыс қалақшаның   

Вр2 = bp2·sinβy2 – (0,001 ÷ 0,0015) ,    м . 

21. 3-суреттен табылған саптама торламаның биіктігі бойынша саптама жылдамдық коэффициентін φс* табамыз.

Егер ∆φc =   > 1 % болса, саптамалардағы жылу шығынын              ∆hс = [1 – (φc*)2]·hoc   анықтау қажет. Ал ∆φc 1 % кіші болса, есепті жалғастыруға болады.

 22. Саптамалы тордың шығысынан кейінгі будың нақты жылдамдығы 

                С1 = φс*·С1t ,   м/с  

мұнда С1t  мөлшері бу турбинаның алғашқы жылулық есебінен алынады. 

23. Есептелген Uрс ; α1 ; С1 мөлшерлері арқылы саптама торының жылдамдық үш бұрышын 1мм – 5м/с масштабта саламыз, 10 - сурет.

Жылдамдылық үш бұрыштан, бірінші жұмыс қалақшаның кірісіндегі будың жылдамдығын W1 және кіріс бұрышын β1 өлшеп табамыз.   

24. Жұмыстық қалақшаларының жылдамдық еселеуіші ψр1 = 0,95-0,98

11 - сурет арқылы анықталады. 

   

 

   10 Сурет - Саптамалы тордың жылдамдық үш бұрыштары

 

11 Сурет - Жұмыстық қалақшаларының жылдамдық еселеуіші 

25. Толық реактивтік дәрежені ∑ρ жұмыстық және бағыттауыш қалақтар арасында бөлеміз:

а) 1 - жұмыстық торлама қалақшалар  

                          ρ1 = 0,2·∑ρ ; 

б) бағыттауыш торлама қалақшалар  

                          ρн = 0,5·∑ρ ; 

в) 2 - жұмыстық торлама қалақшалар  

                          ρ2 = 0,3·∑ρ . 

26. Қалақшалардағы бар жылу құламасы: 

а) 1 - жұмыстық торлама қалақшалар  

                         hо1 = ρ1·hорс  ,       кДж/кг; 

б) бағыттауыш торлама қалақшалар  

                         hон = ρн·hорс  ,       кДж/кг; 

в) 2 - жұмыстық торлама қалақшалар  

                         hо2 = ρ2·hорс  ,       кДж/кг. 

Тексеру    hорс = hос + hо1 + hон + hо2  ,       кДж/кг. 

27. 1 - жұмыстық торлама қалақшаларынан шыққан будың салыстырмалы теориялық жылдамдылығы анықталады 

                  W2t =  ,    м/с . 

28. 1 - жұмыстық торлама қалақшаларындағы жылу шығыны ∆hр1 анықталады

                   ∆hр1 =   ,   кДж/кг.  

29. 1 - жұмыстық торлама қалақшаларынан шыққан будың салыстырмалы негізгі жылдамдылығы анықталады 

                    W2 = ψp1·W2t    ,        м/с. 

30. Есептелген Uрс ; β2 ; W2 мөлшерлері арқылы 1 - жұмыстық торының жылдамдық үш бұрышын 1мм – 5м/с масштабта саламыз, 10-сурет.

Жылдамдылық үш бұрыштан бірінші жұмыс қалақшаның шығысындағы будың жылдамдығын С2 және шығыс бұрышын α2 өлшеп табамыз.   

31. Бағыттауыш қалақшалардың шығысындағы теориялық толық жылдамдылығын анықтау 

                 СІ1t =  ,       м/с . 

32. Бағыттауыш қалақшаларының жылдамдық еселеуіші ψн = 0,94-0,98   11 - сурет арқылы анықталады. 

33. Бағыттауыш торлама қалақшаларындағы жылу шығыны ∆hн анықталады

                   ∆hн =   ,   кДж/кг.  

34. Бағыттауыш тордың шығысынан кейінгі будың нақты жылдамдығы 

                    С'1 = ψн·С'1t ,   м/с . 

35. Есептелген Uрс ; α1 ; С'1 мөлшерлері арқылы бағыттауыш торының жылдамдық үш бұрышын 1мм – 5м/с масштабта саламыз, 10-сурет.

Жылдамдылық үш бұрыштан екінші жұмыс қалақшаның кірісіндегі будың жылдамдығын W'1 және кіріс бұрышын β'1 өлшеп табамыз.  

36. 2 - жүмыстық қалақшалардың шығысындағы будың теориялық салыстырмалы жылдамдығын анықтауы 

                  W'2t =  ,    м/с . 

37. 2 - жұмыстық қалақшаларының жылдамдық еселеуіші

ψр2 = 0,95-0,98  11 - сурет арқылы анықталады. 

38. 2 - жұмыстық торлама қалақшаларындағы жылу шығыны ∆hр2 анықталады

                   ∆hр2 =   ,   кДж/кг.  

39. 2 - жұмыстық торлама қалақшаларынан шыққан будың нақты салыстырмалы жылдамдығын анықтаймыз 

                    W'2 = ψp2·W'2t    ,        м/с. 

40. Есептелген Uрс ; β'2 ; W'2 мөлшерлері арқылы 2 - жұмыстық торының жылдамдық үш бұрышын 1мм – 5м/с масштабта саламыз, 10-сурет.

Жылдамдылық үш бұрыштан екінші жұмыс қалақшаның шығысындағы будың жылдамдығын С'2 және шығыс бұрышын α'2 өлшеп табамыз.   

41. Бу шығысының жылдамдылығымен байланысты жылу шығынын анықтау

                         ∆hвс =   ,   кДж/кг.  

42. Реттеуіш торламаның қалақшаларының салыстырмалы пайдалы әсер коэффициентін жылу шығындар арқылы анықтауы 

     (ηолрс)п =  . 

43. Реттеуіш торламаның қалақшаларының салыстырмалы пайдалы әсер коэффициентін жылдамдықтар үшбұрышы арқылы анықтауы 

     (ηолрс)ТС =   

мұнда " – " белгісі, егер α2 > 90о болса, алынады.

Тексеру: торлама қалақшаларының салыстырмалы пайдалы әсер коэффициентінің  (ηолрс)п  және (ηолрс)п   айырмашылығы 1 – 2 % жоғары болмауы қажет. 

44. Қалақша торының шығысындағы будың энтальпияларын анықтау: 

а) саптамалар торының 

               іс = іо – һос + ∆hс ,  кДж/кг ;  

б) 1 - жұмыстық қалақшалар торында 

               ір1 = іс – һо1 + ∆hр1 ,  кДж/кг ; 

в) бағыттауыш қалақшалар 

               ін = ір1 – һон + ∆hн ,  кДж/кг ;  

г) 2 - жұмыстық қалақшалар 

               ір2 = ін – һо2 + ∆hр2 ,  кДж/кг .  

45. Реттеуіш сатыдағы будың нақты кеңею құбылысын і-s диаграммада тұрғызып, будың саптамалық шығысындағы υс және екінші жұмыстық қалақшалардың  υр2 меншікті көлемдері анықталады: 

а)  саптамалар торынан соң ,  υс  , м3/кг ;

б) 2 - жұмыстық қалақшалар торынан соң,  υр2  , м3/кг . 

46. Будың сатыдағы орташа меншікті көлемі  υср  

                       υср = (υс + υp2)/2 ,     м3/кг . 

47. Үйкеліс және желдетуге кететін қуат шығындарын анықтау  

 ,  кВт  

мұнда  λ = 1 егер Ро ≥ 9 МПа;  λ = 1,15 егер Ро < 9 МПа;

р1  мен р2  мөлшерлерін сантиметр, ал  dср метрмен алу қажет. 

48. Үйкеліс желдетуге ∆hтв кеткен жылу шығынын анықтау

                  ∆hтв = Nтв / G ,      кДж/кг 

мұнда G – бу шығысы  кг/с. 

49. Жұмыстық қалақшалардағы тұрып қалған буды шығарып өндіруге жұмсалған жылу шығынының ∆hвк  мөлшері 

∆hвк  =  ,   кДж/кг .

мұнда  m – бір-бірінен бөлінген саптамалар тобының саны (m = 4). 

50. Реттегіш сатының ішкі салыстырмалы  ПӘК-ті 

                      . 

51. Реттегіш сатыдан шыққан будың энтальпиясы 

          ірс = ір2 + ∆hвс + ∆hтв + ∆hвк ,   кДж/кг . 

52. Реттеуіш сатының пайдаланған жылулық құламасы 

                һірс = іо – ірс ,  кДж/кг . 

53. Сатының ішкі салыстырмалы ПӘК-ті 

                   

ПӘК-нің осы және 50 пунктінде табылған мөлшерлерінің  айырмашылығы 1-2 % - дан жоғары болмауы қажет. 

54. Реттеуіш сатының ішкі қуаты 

                Nірс = G ·hірс , кВт . 

55. Реттеуіш сатының і-s диаграммасындағы бу кеңею құбылысын толық көрсетіп (12-сурет), бу қысымы Ррс мен температурасын tрс анықтау қажет.

 

12 Сурет - Реттеуіш сатының і-s диаграммасындағы бу кеңею құбылысы

 2.3 Қысым торламаларының бірінші сатысының есебі 

Белгілі мәліметтер: 

1. Торламадағы бу шығысы - G, кг/с .

2. Орташа диаметрі – d1, м .

3. Саптамаларының биіктігі – ℓс1* , м .

4. Диаметр мен саптама биіктігінің қатынасы – θ = d1/ℓс1* .

5. Бірінші сатының бар жылу құламасы – hо1 , кДж/кг .

6. Жылдамдылық қатынасы – Хо = U/Со .

7. Саты алдындағы бу сипаттамалары:

- қысымы, Ро1 = Ррс , МПа;

- температурасы, tо1 = tрс , оС;

- энтальпия,  іо = ірс , кДж/кг .

8. Парциалдық дәреже – е (е = 1).

Есеп тәртібі:    

1. Реакция дәрежесінің орташа мөлшері 

                  ρ = [1,8/(1,8 + θ)] + (0,01 – 0,03). 

2. Саптамалы торламаның бар жылу құламасын анықтау 

                  hос1 = (1 – ρ)·hо1 , кДж/кг . 

3. Саптама торынан будың шығуының теориялық жылдамдығы: 

                         С1t =  ,     м/с. 

4. Қысымдық сатыларының түрі 8 - кесте арқылы анықталады. Турбинаның қысымдық сатыларын жүйеге келтіру үшін олардың саптамаларынан және жұмыстық қалақшаларынан бу шығысының бұрыштарын тұрақты деп алу қажет 

                           α1 = const,  β2 = const. 

5. Керекті қатынастарының мөлшері 

                             және   . 

6. Саптама торының шығыс коэффициентінің мөлшері μс1 = 0,98

7 - сурет арқылы анықталады. 

7. Будың сатыдағы кеңею құбылысын і-s диаграммаға салып (13-сурет), келесі бу көрсеткіштерін анықтау қажет: 

а) саптамалар шығысындағы будың келтірілген көлемін, υс1; 

б) саптамалар шығысындағы будың қысымын,  Рс , МПа, (10' нүктесі);

в) саты шығысындағы қысым,  Р21 , МПа, (9' нүктесі). 

8. Саптама торының шығысының көлемі Fс  

                Fс1 = ,    м2

8. Саты торламасының биіктігі 

                  с1 =  ,  м . 

10. Жұмыстық қалақшалар биіктігі 

                  р1 = с1 + ∆к + ∆п ,   м  

мұнда ∆к және ∆п  - жұмысшы қалақшалардың саптамаларға қарағанда үстіңгі және астыңғы жағындағы ұзындығы. 

13 Сурет - і-s диаграммада будың сатыдағы кеңею құбылысы  

11. Жұмыстық қалақшалардың ауданы  

                Fр1 = (π·d1·ℓр1·sіnβ2)·е  ,  м2  . 

Тексеру       

мұнда  - мөлшерін 8 - кестеден алу қажет.

12. Белгілі α1 бұрыш мөлшері мен торлама қалақшалардың келтірілген ара қашықтығын 8-сурет бойынша табу қажет. Қалақтардың орналасу бұрышының αу  мөлшерін таңдағанда,   мөлшері 8-суреттегі кесте бойынша сәйкес болуы қажет. 

13. Саптамалы торының қалақшалар ара қашықтығы 

                         tc = bc· ,  м 

мұнда  bc  - таңдалған тор хордасы. 

14. Саптамалы торындағы қалақшалар саны 

                         Zс = π·d1 / tс ,    дана. 

15. Саптамалы торының ось бойындағы ені  

                       Вс =  bc·sinαy(0,001-0,0015) ,   м . 

Турбинаның қысымдық сатыларын жүйеге келтіру үшін олардың саптамалы торының ось бойындағы енін Вс тұрақты деп алу қажет. 

16. Жұмыстық қалақшалардың белгілі бу шығысының бұрышы β2  және қалақтардың таңдалған орналасу бұрышының αу  мөлшерлері бойынша келтірілген ара қашықтық  мөлшерін  9-сурет бойынша табу қажет. 

17. Жұмыстық торының қалақшалар ара қашықтығы 

                         tр = bр· ,  м 

мұнда  bр  - таңдалған тор хордасы, 9-сурет.

Турбинаның қысымдық сатыларын жүйеге келтіру үшін олардың жұмыстық торлар қалақшаларының ара қашықтығын  тұрақты деп алу қажет. 

18. Жұмыстық торындағы қалақшалар саны 

                         Zр = π·d1 / tр ,    дана; 

қалақшалар санын тұтас санға келтіреміз. 

19. Жұмыстық торының ені  

                       Вр =  bр·sinαy(0,001-0,0015) , м . 

Турбинаның қысымдық сатыларын жүйеге келтіру үшін олардың жұмыстық торының енін Вр тұрақты деп алу қажет.

20. 3-суреттен саптамалы торламаның табылған биіктігі ℓс бойынша саптама жылдамдық коэффициентінің φс мөлшерін анықтаймыз. 

21. Саптамалы тордың шығысынан кейінгі будың нақты жылдамдығы 

                         С1 = φс·С1t ,   м/с . 

22. Сатының орташа диаметріндегі шеңберлік жылдамдығы келесі формуламен анықталады 

                           ,          м/с . 

23. Есептелген U1 ; α1 ; С1 мөлшерлері арқылы саптама торының жылдамдық үш бұрышын 1мм – 5м/с масштабта саламыз, 14-сурет.

Жылдамдылық үш бұрыштан жұмыс қалақшаның кірісіндегі будың жылдамдығын W1 және кіріс бұрышын β1 өлшеп табамыз.   

 

 

14 Сурет - Жұмыстық қалақша торының жылдамдылық үшбұрышы

 24. Есептеп табылған көрсеткіштер β1; β2; ℓр арқылы 11-сурет бойынша жұмыстық қалақшаларының жылдамдық еселеуіші ψр анықталады.  

25. Белгілі реактивтік дәреже ρ арқылы жұмыстық қалақтарындағы жылу құламасын анықтаймыз 

                                    hор1 =  ρ·hо1 , кДж/кг . 

Тексеру      hо1 = hос1 + hор1  , кДж/кг. 

26. Жұмыстық торлама қалақшаларынан шыққан будың салыстырмалы теориялық жылдамдылығы анықталады 

                  W2t =  ,    м/с . 

27. Жұмыстық торлама қалақшаларынан шыққан будың салыстырмалы негізгі жылдамдылығы анықталады 

                    W2 = ψp·W2t    ,        м/с . 

28. Есептелген U ; β2 ; W2 мөлшерлері арқылы жұмыстық торының жылдамдық үш бұрышын 1мм – 5м/с масштабта саламыз, 14-сурет.

Жылдамдылық үш бұрыштан жұмыс қалақшаның шығысындағы будың жылдамдығын С2 және шығыс бұрышын α2 өлшеп табамыз.   

29. Торламадағы жылу шығындарын анықтау: 

а)  саптамалардағы жылу шығыны   ∆hс = [1 – φc2]·h1oc ,  кДж/кг; 

б) жұмыс қалақшаларындағы жылу шығыны 

                       ∆hр =   ,   кДж/кг;  

в) бу шығысының жылдамдылығымен байланысты жылу шығыны  

                         ∆hвс =   ,   кДж/кг .  

30. Торламаның қалақшаларының салыстырмалы пайдалы әсер коэффициентін жылу шығындар арқылы анықтауы 

             η'ол  =  . 

31. Саптама торынан жылу құлама арқылы анықталатын будың шығуының (жалған) теориялық жылдамдығы 

                         Со =  ,         м/с. 

32. Торламаның қалақшаларының салыстырмалы пайдалы әсер коэффициентін жылдамдылық үшбұрыш арқылы анықтауы 

                            ηол" =   

мұнда " – " белгісі, егер α2 > 90о болса, алынады.

Тексеру: торлама қалақшаларының салыстырмалы пайдалы әсер коэффициентінің  ηол'  және  ηол"   айырмашылығы 1 – 2 % жоғары болмауы қажет. 

33. Диафрагма тығыздағышының тарақтарының санын анықтау 

                    Zду =  ,  дана 

мұнда Рс  13-суреттен табылады. 

34. Диафрагма тығыздағышының саңылау ауданын анықтау 

                     Fуд = π·dу·δу ,  м2  

мұнда  dу – тығыздағыштардың бойымен вал диаметрі, берілген тапсырма бойынша алынады.

Саңылау енін вал диаметрі арқылы келесі формуламен есептеу қажет  

                                    δу = 0,001·dу  , м. 

Қалған қысымдық сатыларға Fуд = const . 

35. Диафрагма тығыздағыш саңылауының шығын коэффициенті (шығын еселеуіші) μу = 0,704.  

36. Диафрагма тығыздағыш саңылау арқылы жылу шығынының мөлшерін анықтау

                     ,  кДж/кг . 

37. Саты дискісімен будың үйкелісінің жылу шығынының мөлшерін анықтау

                    ,  кДж/кг . 

38. Сатының келтірілген ішкі  пайдалы әсер коэффициенті 

                  . 

39. Бу энтальпияларын анықтау: 

а) саптама торынан соң 

               іс = іо1 – һос1 + ∆һс ,  кДж/кг; 

б) жұмыс қалақшалар торламадан соң  

               ір = іс – hор1 + ∆hр ,  кДж/кг;

в) сатыдан соң     

               і1 = ір + ∆hвс + ∆hут +  ∆hтр ,  кДж/кг . 

40. Сатыдағы пайдаланған жылу құламасының мөлшері 

                        hі1 = іо1 – і1  ,  кДж/кг . 

41. Бірінші сатыдағы будың кеңею құбылысын іs-диаграмма арқылы көрсетіп, (13-сурет) келесі көрсеткіштерін табу: 

а) саптамадан соңғы будың қысымы – Рс  МПа;

б) сатыдан соңғы будың қысымы – Р1  МПа;

в) сатыдан соңғы будың температурасы – t1  оС;

г) сатыдан соңғы будың меншікті көлемі – υ1  м3/кг.

Осы бірінші сатыдан соңғы көрсеткіштер екінші сатының алдындағы бу көрсеткіштері болып саналады.

42. Сатының келтірілген ішкі  пайдалы әсер коэффициенті 

                           . 

Тексеру    ≤ (1–2)% . 

43. Сатының ішкі қуатын анықтау 

                     Nі1 = G·hі1 ,  кВт . 

Осы әдіс бойынша барлық қысымдық сатылардың жылу есебін өткізіп, есептердің нәтижелерін кесте түрінде келтіру қажет.

  

Әдебиеттер тізімі 

1. Генбач А.А., Жаркой М.С. Турбины ТЭС и АЭС. - Методические указания к курсовому проекту. ч. 1. - Тепловой расчет турбины. - Алматы: АИЭС, 1998. - 45с.

2. Щегляев А.В. Паровые турбины. – М.: Энергия, 1976.-375 с.

3. Паровые и газовые турбины. /Под ред. Костюка А.Г. и Фролова В.В./ -М.: Энергоатомиздат, 1985. - 350 с.

4. Трухний А.Д. Стационарные паровые турбины. - М.: Энергоатомиздат, 1990.-640с.

5. Паровые и газовые турбины. Сборник задач. Под ред. Трояновского Б.М. и Самойловича Г.С. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 240 с.

6. Мусабеков Р.А. Сығымдағыштар мен бу турбиналары: Оқу құралы. – Алматы: АЭжБИ, 2005.-84 б.

 

А Қосымшасы 

Тапсырма нұсқалары 

А.1 К е с т е

Нұсқа

Турбина кірісіндегі бу

Турбина шығысын-дағы бу қысымы,

МПа

Реттегіш сатының диаметріdрс , м

Бірінші сатының диаметрі d1 , м

Тығызда-ғыштағы диаметр,   dу , м

Турбина қуаты, МВт

қысымы,

МПа

температу-расы, оС

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

23,5

23,5

12,75

3,43

23,5

12,75

8,83

12,75

23,5

12,75

12,75

8,82

8,82

12,75

8,83

12,75

23,5

3,43

8,83

8,83

23,5

8,83

12,75

8,83

8,83

8,83

16,2

12,75

8,83

3,43

540

540

550

460

575

570

550

570

575

570

540

520

550

540

550

570

560

450

510

550

575

530

540

520

550

520

540

570

535

435

3,5

3,5

2,05

0,589

4,5

15,7

0,88

1,08

4,0

2,75

2,26

0,785

1,57

1,37

1,03

2,26

4,2

0,54

0,64

1,23

4,0

0,638

1,373

0,863

1,03

0,883

4,12

1,57

3,43

0,49

0,95

0,96

0,95

0,9

0,95

0,95

1,05

1,0

0,95

0,95

0,95

0,9

0,96

0,9

1,0

0,95

0,95

0,92

0,95

0,96

1,0

0,95

0,96

0,95

0,98

0,94

0,98

0,96

0,8

1,0

0,84

0,92

0,9

0,75

0,8

0,85

0,97

0,85

0,8

0,9

0,8

0,85

0,92

0,85

0,95

0,9

0,9

0,85

0,9

0,85

0,9

0,9

0,88

0,9

0,9

0,92

0,9

0,85

0,6

0,8

0,47

0,55

0,5

0,35

0,5

0,5

0,45

0,35

0,5

0,4

0,45

0,5

0,5

0,5

0,5

0,4

0,5

0,4

0,45

0,5

0,5

0,45

0,5

0,5

0,55

0,45

0,56

0,4

0,25

0,46

100

170

52

4,5

90

105

11

27

120

42

82

12

12

70

32

25

105

4,5

38

14

110

12

58

22

22

12

120

55

5

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Мазмұны 

Кіріспе                                                                                                    3

1 Бу турбина алғашқы жылулық есебінің әдістемесі                              4

2 Бу турбинаның толық жылулық есебінің әдістемесі                          16

Әдебиеттер тізімі                                                                                   38

А Қосымшасы                                                                                       39