Газодинамический и прочностной расчет газовой турбины

Тихоокеанский государственный университет
Кафедра: транспортно-энергетический факультет
курсовая работа по дисциплине «Газотурбинные и паротурбинные установки» на тему: Газодинамический и прочностной расчет газовой турбины

Исходными данные к работе являются:
- назначение и схема ГТУ: силовая турбина ГТУ для механического привода;
- ГТУ – прототип;
- эффективная мощность ГТУ: N=90 МВт ;
- частота вращения ротора для одновальных ГТУ или ротора силовой турбины для ГТУ прочих схем: n=3000 мин^(-1).
Цель курсовой работы – выполнить в расчетной части: газодинамический расчет проточной части турбины, профилирование элементов проточной части турбины, расчет на прочность основных элементов конструкции турбины.
В графической части курсовой работы будет выполняться: продольный разрез турбины с проработкой элементов конструкции по заданному прототипу, дополнительно изобразив общую конструктивную схему ГТУ; оформление результатов профилирования элементов проточной части, включающих меридиональный профиль проточной части рассчитываемой турбины и профили сопловых и рабочих лопаток одной из ступеней турбины.Содержание

ВВЕДЕНИЕ 5
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ К КУРСОВОЙ РАБОТЕ…..………………………………..6
1. Газодинамический расчет проточной части турбины 7
1.1. Ориентировочный тепловой расчет цикла ГТУ….………………….....……7
1.1.1. Выбор и обоснование параметров расчетного режима ГТУ………….7
1.1.2. Термодинамические параметры рабочего тела ГТУ….…...……….....8
1.1.3. Процесс сжатия в компрессоре…………………………………...……8
1.1.4. Процесс сгорания..…………………………………….………………..9
1.1.5. Процесс расширения в газовой турбине…….………………………..10
1.1.6. Параметры цикла ГТУ……………………………….………………..11
1.2. Определение числа ступеней турбины и распределение располагаемого теплоперепада ступеням…………………………....……...……………...….....12
1.2.1. Исходные данные для расчета………...……………………………..12
1.2.2. Выбор формы меридионального сечения проточной части турбины и среднего значения окружной скорости рабочих лопаток………...………12
1.2.3. Определение числа ступеней турбины………………………………13
1.2.4. Предварительное распределение располагаемого теплоперепада по ступеням турбины производится с учётом условия…………………….…13
1.2.5. Давление за первой ступенью, степень понижения давления в первой ступени………………………....……..………………………………….......14
1.3. Расчет первой ступени турбины на среднем диаметре………..……..…..14
1.3.1. Исходные данные для расчета первой ступени………………..…...14
1.3.2. Выбор степени реактивности ступени ρ и угла выхода потока из сопловой решетки (соплового аппарата) α1……...………………………..14
1.3.3. Условная (фиктивная) скорость газа для ступени……………..…..14
1.3.4. Скорости газа на выходе из соплового аппарата.......…………...…14
1.3.5. Давление газа на выходе из сопловой решетки…………………....15
1.3.6. Плотность газа на выходе из сопловой решетки………………..…15
1.3.7. Окружная скорость на входе в рабочее колесо………………….....15
1.3.8. Геометрия сопловой решетки в выходном сечении………………...15
1.3.9. Проверка принятого значения степени реактивности ρ…………….17
1.3.10. Угол выхода потока из сопловой решетки в относительном движении..……………………………………………………………………17
1.3.11. Относительные скорости газа………………………………………17
1.3.12. Относительное изменение среднего диаметра в рабочей решетке и окружная скорость на выходе из рабочей решетки……………………….17
1.3.13. Температуры газа на входе и выходе рабочей решетки………….18
1.3.14. Число Маха в относительном движении…………………………..18
1.3.15. Плотность газа на выходе из рабочей решетки…………………...18
1.3.16. Геометрия рабочей решетки в выходном сечении (часть параметров)…………………………………………………............………..18
1.3.17. Угол выхода потока из рабочей решетки в относительном движении………………………………………………………………..……18
1.3.18. Абсолютная скорость на выходе из рабочей решетки……………19
1.3.19. Угол выхода потока в абсолютном движении………………….....19
1.3.20. Геометрия рабочей решетки в выходном сечении (прочие параметры)…………………………………………………….…....19
1.3.21. Полные давление и температура на выходе из рабочей решетки...20
1.4. Построения эскиза проточной части турбины………….…………...……..20
1.5. Расчет второй и последующих ступеней турбины………………...………20
1.5.1. Исходные данные для расчета ступеней……………………….…….20
1.5.2. Расчет параметров ступени……………….…………………………..21
1.6. Определение эффективных параметров ступеней и турбины………..…..23
1.6.1. Окружной КПД ступени……………………………………………....23
1.6.2. Потери от утечек газа через радиальный зазор………………….…..24
1.6.3. Потери от утечек газа через уплотнения диафрагмы соплового аппарата…………………………………………………………………..…..24
1.6.4. Потери от трения диска рабочего колеса………………………....…24
1.6.5. Внутренний КПД ступени……………………………………………24
1.6.6. Внутренняя работа ступени…………………………………………..25
1.6.8. Внутренние работа и мощность турбины……………………….…..25
1.6.9. Эффективная мощность турбины…………………………….……...25
1.6.10. Внутренний и эффективный КПД турбины……..………………....26
2. Профилирование элементов проточной части турбины.......................................27
2.1. Общие подходы к профилированию лопаточных аппаратов турбин…....27
2.2. Построение профилей сопловых и рабочих лопаток…………………......28
2.2.1. Построение профиля рабочей лопатки………………………………28
2.2.2. Построение профиля сопловой лопатки……………………………..30
Заключение 31
Список использованной литературы 32