Главная » 2013 » Октябрь » 23 » Скачать Повышение экономичности паровых турбин за счет оптимального проектирования проточных частей. Гаев, Валерий Дмитриевич бесплатно
14:14
Скачать Повышение экономичности паровых турбин за счет оптимального проектирования проточных частей. Гаев, Валерий Дмитриевич бесплатно
Повышение экономичности паровых турбин за счет оптимального проектирования проточных частей
Диссертация
Автор: Гаев, Валерий Дмитриевич
Название: Повышение экономичности паровых турбин за счет оптимального проектирования проточных частей
Справка: Гаев, Валерий Дмитриевич. Повышение экономичности паровых турбин за счет оптимального проектирования проточных частей : диссертация кандидата технических наук : 05.04.01 Ленинград, 1984 186 c. : 61 85-5/3892
Объем: 186 стр.
Информация: Ленинград, 1984
Содержание:
Условные обозначения и сокращения У
Введение
Глава I Состояние вопроса ^
11* Методы газодинамического расчета и проектирования проточных частей тепловых турбин в одномерной постановке задачи
12 Проектирование турбинной ступени с учетом пространственной структуры потока
13 Оптимизация проточных частей тепловых турбин
14 Потери энергии в турбинной ступени
141 Профильные потери
142 Вторичные потери $$
143 Дополнительные потери
15 Определение теплофизических свойств рабочего тела
Глава 2 Проектирование проточных частей многоступенчатых паровых турбин ^
21 Проектировочный газодинамический расчет проточной части многоступенчатой паровой турбины в одномерной постановке задачи ^
22 Проектировочный газодинамический расчет турбинной ступени в квазидвухмерной постановке задачи
23 Оптимальное проектирование проточных частей многоступенчатых паровых турбин ЬЗ
2 31 Оптимизация проточной части многоступенчатой паровой турбины в одномерной постановке задачи
232 Оптимизация характеристик потока в зазорах вдоль радиуса ступени
Глава 3 Исследование характеристик и методика оценки потерь в осевой турбинной ступени
31 Объекты экспериментальных исследований
32 Экспериментальный стенд, схема измерений и приборы
33 Методика обработки экспериментальных данных
34 Оценка погрешности измерений М
341 Погрешность измерений при снятии суммарных характеристик и траверсировании потока в ступени - 4M
342 Погрешность опытного определения величины корневой протечки рабочего тела и коэффициентов расхода по тракту диафрагменной протечки ^
35 Результаты экспериментальных исследований
351 Суммарные характеристики одиночных ступеней №
352 Влияние режима работы турбинной ступени на соотношения расходов прикорневых протечек ^
353 Пространственная структура потока в ступенях 2А и 2В 11 S
354 Потери кинетической энергии в проточной части ступеней 2А и 2В ^
355 Влияние протечек рабочего тела в открытые -корневые зазоры на характеристики турбинных отсеков
36 Методика оценки потерь в проточной части многоступенчатых паровых турбин №
Глава 4 Результаты расчетных исследований J&
41 Результаты расчетного исследования проточной части многоступенчатой паровой турбины в одномерной постановке задачи
42 Проектирование одиночной ступени паровой турбины Ш
Введение:
Энергетика СССР развивается и будет развиваться в будущем, главным образом, за счет ввода в действие тепловых и атомных электростанций с применением паровых турбин единичной мощности в 500,800 и более МВт. Рост единичных мощностей, а также задача ускорения научно-технического прогресса, поставленная ЮТ съездом КПСС предусматривает всемерное повышение эффективности и качества вновь создаваемых и существующих турбоагрегатов. Большое место здесь отводится вопросам дальнейшего изучения аэродинамических процессов в проточной части, а также совершенствования методов проектирования.
Актуальность проблемы Поскольку основные свойства, а также качество машин и их элементов в решающей мере формируются на стадии их проектирования, совершенно очевидно, что задача проектирования эффективных и надежных проточных частей является одной из центральных и актуальных в общем процессе создания турбоагрегата. Вместе с тем эта задача - одна из наиболее трудных и сложных; в ней с особой остротой вступают в противоречие элементы комплекса факторов различной природы (газотермодинамических, конструктивных, технологических, прочностных и др.). Успешному решению этой задачи во многом способствует широкое применение ЭВМ при проектировании. Кроме того, внедрение ЭВМ создает возможность качественно нового подхода, при котором ЭВМ сама синтезирует конструкцию. Для реализации такого подхода необходимо располагать серией программ решения задач проектирования, обеспечивающих надежные расчеты на различных уровнях детализации конструкции. Совмещение задач расчета и конструирования на основе совершенствования математических моделей физических явлений и конструктивных форм проточных частей является особенно актуальным при создании общей системы машингго проектирования. Особое место здесь следует отвести исследованию и созданию методов газодинамического расчета проточных частей, как источнику значительных резервов повышения экономичности и надежности турбин. Применение более соверешнных методов расчета и проектирования проточных частей паровых турбин требуют проведения комплекса исследовании по изучению рабочего процесса в турбинной ступени и группе ступеней, чтобы иметь соответствие расчетных характеристик проектируемого оборудования эксплуатационным.
Постановка задачи и цель работы Переход на современные ЭВМ требует аналитического описания геометрических форм конструкции, физических свойств рабочего тела, в частности С Б диаграммы водяного пара, а также особенностей физических процессов, связанных с неизбежными потерями кинетической энергии в проточной части.
В связи с этим, проблему проектирования проточной части многоступенчатой паровой турбины можно разделить на ряд задач:
1. Построение математической модели проточной части.
2. Аналитическое описание физических свойств водяного пара.
3. Расчет потерь кинетической энергии в турбинной ступени.
4. Синтезирование в том или ином смысле оптимальной конструкции проточной части.
Анализ состояния проблемы показал, что, если задача аналитического описания физических свойств водяного пара в настоящее время развита довольно полно, то остальные требуют дальнейшего совершенствования и уточнения. Обработка числовой информации при традиционном проектировании с помощью достаточно хорошо развитых математических моделей процессов и состояний, возникающих в предварительно созданной конструкции турбины или ее элемента
• ступени, является далеко не формализованной.
Так как работа всякой турбомашины сопровождается потерями, имеющими различный характер и влияние не только на экономичную работу, но и структуру потока в турбинной ступени, то возникает необходимость иметь наиболее достоверные данные по потерям, полученным при исследовании вращающихся моделей. В литературе практически отсутствуют данные по исследованию влияния протечки под диафрагмой на структуру потока и потери в рабочем колесе вдоль радиуса, а также на характеристики ступеней обычного типа при работе их в группе. Остается мало изученным влияние диафрагменной протечки на характеристики и структуру потока в ступенях и отсеках со сниженным градиентом степени реактивности.
Исходя из этого, основные задачи работы могут быть сформулированы следующим образом:
• разработка методики проектировочного расчета проточных частей многоступенчатых многоцилиндровых паровых турбин в одномерной постановке задачи;
• разработка методики проектирования турбинной ступени вдоль радиуса в рамках квазидвухмерной постановки задачи;
• разработка метода математической оптимизации при проектировании проточных частей паровых турбин, позволяющего использовать различный уровень унификации и модернизации отдельных элементов;
• совершенствование математической модели описания физических процессов и явлений, имеющих место в проточной части, на основе проведения экспериментальных исследований турбинных ступеней и двухступенчатых турбинных отсеков; обобщение экспериментальных данных и создание методики оценки потерь в турбинной ступени для использования при проектировании и оптимизации проточных частей многоступенчатых паровых турбин;
• расчетное исследование проточных частей паровых турбин по разработанному комплексу прикладных программ для выявления резервов повышения их экономичности.
В связи с проведением в данной работе экспериментальных исследовании рассматривается вопрос оценки погрешностей измерения, характеризующих используемое экспериментальное оборудование, а также методика обработки опытных данных.
Работа состоит из введения, четырех глав, заключения и библиографии.
В первой главе диссертации рассмотрено современное состояние теоретических и экспериментальных исследований по вопросу, связанному с решением задач проектирования проточных частей тепловых турбин и сформулированы задачи теоретического и экспериментального исследования.
Во второй главе анализируются различные методы проектировочных расчетов проточных частей паровых турбин и представлены предлагаемые усовершенствованные методы этих расчетов.
В третьей главе рассмотрены особенности конструкции экспериментального стенда и измерительной аппаратуры, объекты экспериментальных исследований, изложены методы обработки опытныхданных и оценки погрешностей измерений. Представлены результаты экспериментальных исследований и методика оценки потерь в проточной части, направленные на совершенствование математической модели физических процессов и явлений в турбинной ступени и используемые при проектировочных и оптимизационных расчетах паровых турбин.
В четвертой главе дан анализ результатов расчетных исследований проточных частей паровых турбин по разработанному комплексу прикладных программ.
Работа заканчивается выводами на основе выполненных исследований.
Материалы о внедрении результатов работы содержатся в приложении.
Научным консультантом при выполнении работы по вопросам формирования математических моделей и их реализации в режиме поиска оптимального варианта проточной части турбины был доцент, кандидат технических наук К.Л. Лапшин.