Vũ An Đức – Lớp Đ5 Nhiệt

TẬP ĐOÀN ĐIỆN LỰC VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG

ĐỒ ÁN TUABIN NHIỆT Tính toán nhiệt tầng tuabin hơi với hai trường hợp độ phản lực  = 0 và  = 0,2

Giảng viên hướng dẫn Sinh viên thực hiện Chuyên ngành Lớp

: KS. Bàng Bích : Vũ An Đức : Nhiệt điện : Đ5 – Nhiệt

HÀ NỘI, 2014

1

Vũ An Đức – Lớp Đ5 Nhiệt

A. VẤN ĐỀ I

I. Yêu cầu, nhiệm vụ Tính toán tầng xung lực của tuabin hơi, biết: Áp suất hơi mới vào tầng po= 12 bar Nhiệt độ hơi mới vào tầng to= 290oC Áp suất hơi sau tầng p2= 9 bar Lưu lượng hơi vào tầng G= 128 kg/s Số vòng quay của tuabin n= 3000 v/p Độ phản lực = 0

II. Tính toán

- Từ Ao (giao điểm của đường đẳng áp po= 12 bar và đường đẳng nhiệt to= 290oC)

- Từ A1t ( giao điểm của đường đẳng entropi kẻ qua Ao và đường đẳng áp p2= 9

Vì độ phản lực = 0 nên áp suất của hơi sau ống phun chính bằng áp suất hơi sau

1. Xây dựng quá trình nhiệt của tầng xung lực (= 0) trên đồ thị i-s ta có được io= 3025 kJ/kg. bar) ta có được i1t= 2960 kJ/kg. tầng p1  p2. Nhiệt giáng trên tầng: ho = io – i1t = 3025 – 2960 = 65 kJ/kg.

2. Xác định tốc độ hơi sau ống phun đoạn nhiệt (đẳng entropi)

Ca= √ = √ = 360,555 m/s.

theo ηu max

3. Lấy (chọn) góc α1 (góc vào cánh động) của tuabin ngưng hơi Chọn α1= 16o.

4. Tính Chọn = 0,96 (hệ số tốc độ).

= 0,461

=

α1= 16o

.Ca = 0,461.360,555= 166,216 m/s (bỏ qua tổn thất do ma sát đĩa).

5. Tính tốc độ vòng trên đường kính trung bình

u =

6. Xác định đường kính trung bình

2

d = = 1,058 m

Vũ An Đức – Lớp Đ5 Nhiệt

7. Tốc độ hơi ra khỏi ống phun khi tính với = 0; C1t= Ca .Ca = 0,96.360,555 = 346,1328 m/s C1=

Dòng hơi qua ống phun, hơi giãn nở từ áp suất trước ống phun po đến áp suất p1,

8. Dựng tam giác tốc độ vào khi có c1, α1 và u tốc độ của hơi tăng lên đến c1, hướng theo góc α1 so với vector tốc độ vòng u của cánh động. Do vậy dòng hơi ra khỏi cánh tĩnh và vào cánh động với tốc độ tương đối w1 xác định bằng : ⃗⃗⃗⃗⃗ = ⃗⃗⃗ + ⃗⃗⃗⃗ . Các vector tốc độ tuyệt đối ⃗⃗⃗ , tốc độ vòng ⃗ và tốc độ tương đối ⃗⃗⃗⃗⃗ tạo thành tam giác tốc độ ở đầu vào các cánh động gọi là tam giác tốc độ vào. Góc tạo thành giữa w1 và u ký hiệu β1.

Xác định tốc độ tương đối w1: w1 = √

= √ = 191,905 m/s

Xác định góc β1:

. sin =

.sin16 = 0,497 sin β1 =

Vậy β1 = 29,8o

9. Góc ra của cánh động β2 = β1 – 3o = 26,8o Hệ số tốc độ ψ = 0,89.

10. Tốc độ w2 w2 = ψ.w1 = 0,89.191,905 = 170,795 m/s.

11. Dựng tam giác tốc độ ra khi có w2, β2 và u

= √ = 78,229 m/s

3

β2 = 26,8o w2 = 170,795 m/s u = 166,216 m/s Xây dựng tam giác tốc độ ra. Xác định c2: c2 = √

Vũ An Đức – Lớp Đ5 Nhiệt

Xác định góc :

.sin26,8 = 0,984 sinα2 = .sinβ2 =

Vậy α2 = 79,86o

12. Xác định hiệu suất trên vành bánh động

ηu =

=

= 0,8156

13. Xác định tổn thất trong ống phun hc hc= (1 - )(i0 – i1t) = (1 – 0,9216)(3025 – 2960) = 5,096 kJ/kg

= 3,8282 kJ/kg

hL= (1 – ψ2) 14. Xác định tổn thất trong cánh động hL = (1 – 0,7921)

15. Xác định tổn thất tốc độ ra khỏi tầng

= 3,06 kJ/kg theo các tổn thất:

= Tính kiểm tra

= 0,81563

=

là 0,00003 < 0,5%.

hB =

Chênh lệch giữa ηu và

Vậy các tính toán đạt yêu cầu.

16. Xác định chiều cao ống phun

=

= 0,101 m

l1 =

, kJ/kg {

17. Tính tổn thất hơi ma sát trên đĩa động hTB, ε = 1 (độ phun hơi với tầng giữa)

hT B =

= 1,2.(1,07.1,0582)

4

NT B = λ(1,07d2)

Vũ An Đức – Lớp Đ5 Nhiệt

=

= 0,201 kJ/kg

= 25,682 kW

Vậy hT B =

18. Tính tổn thất hơi rò rỉ qua khe hở hướng kính cho bộ chèn bánh tĩnh hyT

hyT = h0, kJ/kg

, kg/s GyT = 316fs√

Với:  = 0,74 khi Δ/δ = 1

Δ – chiều dày râu chèn, mm

δ = 0,40mm – Khe hở hướng kính của bộ chèn bánh tĩnh

fs = πdyδ – Diện tích hình vành khăn khe hở hướng kính vòng chèn bánh

tĩnh có đường kính dy (lấy dy = 460mm); fs = 0,000579

z – số râu chèn, z = 9.

v0 = 0,255

Vậy tính toán GyT = 0,348 kg/s.

Vậy hyT = 0,177 kJ/kg.

(*)

19. Tính hiệu suất trong tương đối của tuabin ηoi

ηoi =

hi = h0 – Ʃh = h0 – ( hC + hL + hB + hT B + hyT)

= 65 – (5,096 + 3,8282 + 3,06 + 0,201 + 0,177)

= 0,81

= 52,6378

Vậy ηoi =

Hiệu suất trong tương đối của tầng tính theo công thức (*) có nghĩa là năng lượng

tốc độ ra hB không được dùng cho tầng sau, trường hợp này là trường hợp đối với tầng sau cùng của tuabin.

Còn đối với các tầng trung gian thì hB được sử dụng cho tầng sau. Vì vậy hiệu

5

suất trong tương đối của các tầng trung gian được tính:

=

= 0,85

Vũ An Đức – Lớp Đ5 Nhiệt

ηoi =

20. Tính công suất trong của tầng Ni = Ghi = 128.52,6378 = 6737,6384 kW

=

= 0,13m

21. Tính chiều cao của cánh động

l2 =

v2 tra theo đồ thị i-s trạng thái ở điểm A2 (v2 = 0,26 m3/kg).

B. VẤN ĐỀ II

I. Yêu cầu nhiệm vụ Tính toán tầng xung lực có độ phản lực của tuabin hơi, biết: Áp suất hơi mới vào tầng: Nhiệt độ hơi mới vào tầng: Áp suất hơi sau tầng: Lưu lượng hơi vào tầng: Số vòng quay của tuabin: Độ phản lực: p0= 12 bar t0= 290 p2= 9 bar G= 128 kg/s n= 3000 v/ph ρ= 0,2

II. Tính toán

- Từ A0 (giao điểm của đường đẳng áp p0 = 12 bar và đường đẳng nhiệt t0 =

1. Xây dựng quá trình nhiệt của tầng tuabin khi biết p0, t0, p2, ρ trên đồ thị i-s, xác định nhiệt giáng trên ống phun của tầng. 290 ) ta có được i0 = 3025 kJ/kg.

- Từ A2t (giao điểm của đường đẳng entropi kẻ qua A0 và đường đẳng áp p2 = 9

bar) ta có được i2t = 2960 kJ/kg.

Vậy nhiệt giáng trên tầng: h0 = i0 – i2t = 3025 – 2960 = 65 kJ/kg

= 0,2

Độ phản lực ρ =

Vậy nhiệt giáng trên cánh động h02 = ρ.h0 = 0,2.65 = 13 kJ/kg Nhiệt giáng trên ống phun h01 = h0 – h02 = 65 – 13 = 52 kJ/kg

2. Xác định tốc độ của hơi sau ống phun

6

c1 = φ√ = 0,96√ = 309,59 m/s (φ= 0,96 theo vấn đề I)

Vũ An Đức – Lớp Đ5 Nhiệt

ca = √ = √ = 360,555 m/s

)H 3. Xác định (

)H = 0,5 Đối với tầng phản lực (

4. Tính tốc độ vòng u:

)H. = 0,5.360,555 = 180,2775 u = (

5. Tính đường kính trung bình

= 1,1477 m d =

6. Tính w1 và β1 Chọn α1 = 16o

Dựng tam giác tốc độ vào khi có c1, α1 và u.

w1 = √ = √ = 145,072 m/s

sin16o = 0,5882 sin β1 = sinα1 =

Vậy β1 36o

w2 = ψ√ = 0,92√ = 199,549 m/s

7. Tính tốc độ tương đối của hơi ra khỏi cánh động

8. Xác định c2, α2 Chọn β2 = β1 – 5o = 36o – 5o = 31o

Dựng tam giác tốc độ ra khi biết w2, β2 và u.

c2 = √

= √

= 103,189 m/s

7

sin = 0,996 Sin α2 = sinβ2 =

Vũ An Đức – Lớp Đ5 Nhiệt

Vậy α2 = 84,87o

9. Tính hiệu suất trên vành cánh động theo tam giác tốc độ

= 0,79980

= ηu =

10. Tổn thất trong ống phun hC = (1 – φ2).h01 = (1 – 0,962).52 = 4,0768 kJ/kg

11. Tổn thất trên cánh động

- 1)

hL = (

– 1)

= (

= 3,613 kJ/kg

12. Tổn thất tốc độ ra

= 5,324 kJ/kg

hB =

13. Tổn thất ma sát với đĩa động

= 1,2.1,07.1,14772

Ta có NT B = λ.1,07d2.

= 38,558 kW

= = 0,301 kJ/kg Vậy hT B =

Ta có GyT = 316μfs√ 14. Tổn thất rò rỉ hơi qua khe hở hướng kính của bánh tĩnh

Với μ = 0,74

fs = 0,000579

z = 9

8

v0 = 0,255

Vũ An Đức – Lớp Đ5 Nhiệt

Vậy GyT = 316.0,74.0,000579√

= 0,348

65 = 0,177 kJ/kg Vậy hyT = h0 =

= 0,7997877 15. Tính kiểm tra η’u η’u = =

Hiệu giữa ηu và η’u là 0,00001 < 0,5%

Vậy tính toán đạt yêu cầu.

16. Tính hiệu suất trong tương đối của tầng (với hB được tầng sau sử dụng hoàn toàn)

ηoi =

=

= 0,86

= 0,1061m

= L1 = 17. Chiều cao chỗ ra ống phun

= 0,09m

= l2 = 18. Chiều cao của cánh động

2 tra theo đồ thị i-s đối với trạng thái ở điểm A’2 (hơi ra khỏi cánh) – v’

2 =

v’

9

0,26m3/kg.

Vũ An Đức – Lớp Đ5 Nhiệt

MỤC LỤC A. VẤN ĐỀ I ........................................................................................................................ 2

I. Yêu cầu, nhiệm vụ ............................................................................................................ 2

II. Tính toán......................................................................................................................... 2

1. Xây dựng quá trình nhiệt của tầng xung lực (= 0) trên đồ thị i-s .........................................2

2. Xác định tốc độ hơi sau ống phun đoạn nhiệt (đẳng entropi)..................................................2

3. Lấy (chọn) góc α1 (góc vào cánh động) của tuabin ngưng hơi ................................................2

4. Tính theo ηu max ......................................................................................................2

5. Tính tốc độ vòng trên đường kính trung bình ........................................................................2

6. Xác định đường kính trung bình ...........................................................................................2

7. Tốc độ hơi ra khỏi ống phun khi tính với = 0; C1t= Ca .........................................................3

8. Dựng tam giác tốc độ vào khi có c1, α1 và u ..........................................................................3

9. Góc ra của cánh động .........................................................................................................3

10. Tốc độ w2..........................................................................................................................3

11. Dựng tam giác tốc độ ra khi có w2, β2 và u..........................................................................3

12. Xác định hiệu suất trên vành bánh động .............................................................................4

13. Xác định tổn thất trong ống phun h c ...................................................................................4

14. Xác định tổn thất trong cánh động h L..................................................................................4

15. Xác định tổn thất tốc độ ra khỏi tầng ..................................................................................4

16. Xác định chiều cao ống phun .............................................................................................4

17. Tính tổn thất hơi ma sát trên đĩa động h TB, ε = 1 (độ phun hơi với tầng giữa)........................4

18. Tính tổn thất hơi rò rỉ qua khe hở hướng kính cho bộ chèn bánh tĩnh h yT...............................5

19. Tính hiệu suất trong tương đối của tuabin ηoi ......................................................................5

20. Tính công suất trong của tầng ............................................................................................6

21. Tính chiều cao của cánh động ............................................................................................6

B. VẤN ĐỀ II....................................................................................................................... 6

I. Yêu cầu nhiệm vụ ............................................................................................................. 6

II. Tính toán......................................................................................................................... 6

1. Xây dựng quá trình nhiệt của tầng tuabin khi biết p 0, t0, p2, ρ trên đồ thị i-s, xác định nhiệt giáng trên ống phun của tầng. .................................................................................................6

2. Xác định tốc độ của hơi sau ống phun ..................................................................................6

3. Xác định ( )H .................................................................................................................7

10

4. Tính tốc độ vòng u: .............................................................................................................7

5. Tính đường kính trung bình .................................................................................................7

6. Tính w1 và β1 ......................................................................................................................7

7. Tính tốc độ tương đối của hơi ra khỏi cánh động ..................................................................7

8. Xác định c2, α2 ....................................................................................................................7

9. Tính hiệu suất trên vành cánh động theo tam giác tốc độ .......................................................8

10. Tổn thất trong ống phun ....................................................................................................8

11. Tổn thất trên cánh động.....................................................................................................8

12. Tổn thất tốc độ ra..............................................................................................................8

13. Tổn thất ma sát với đĩa động ..............................................................................................8

14. Tổn thất rò rỉ hơi qua khe hở hướng kính của bánh tĩnh.......................................................8

15. Tính kiểm tra η’u ...............................................................................................................9

16. Tính hiệu suất trong tương đối của tầng (với hB được tầng sau sử dụng hoàn toàn) ...............9

17. Chiều cao chỗ ra ống phun ................................................................................................9

18. Chiều cao của cánh động...................................................................................................9

Vũ An Đức – Lớp Đ5 Nhiệt

MỤC LỤC ......................................................................................................................... 10

11