Поступенчатый расчет турбины по среднему диаметру

 

Необходимость введения охлаждения в высокотемпературных турбинах приводит к появлению дополнительных потерь от охлаждения, что влияет на рабочий процесс турбины и двигателя в целом.

Точный учет всех дополнительных потерь в расчете турбины может быть выполнен лишь после детального расчета системы охлаждения, обеспечивающий снижение температуры сопловых, рабочих лопаток и других деталей турбины до требуемого по условиям прочности уровня. Поэтому дальнейший детальный расчет турбины будет проводиться в основном без учета особенностей, связанных с охлаждением.

Исключение составит только учет влияния охлаждения на скоростные коэффициенты сопловых и рабочих лопаток , некоторые геометрические соотношения и КПД турбины.

Расчет первой ступени охлаждаемой турбины проводится в такой последовательности.

1. Расход газа на входе в турбину (из предварительного расчета).

2. Средний диаметр на входе в турбину (из условия )

3. Высота лопаток на выходе из соплового аппарата определяется по рис. 3.1:

4. Высота рабочих лопаток первой ступени (если z = 2) на выходе определяется по рис. 3.1:

5. Окружная скорость на среднем диаметре (берется из предварительного расчета).

6. Давление адиабатно-заторможенного потока на входе в турбину (см. предварительный расчет) Па.

7. Температура торможения газа на входе в турбину (см. задание на расчет) К.

8. Адиабатный тепловой перепад в первой ступени

(см. §3.2).

9. Условная скорость при адиабатном расширении газа, соответствующая адиабатному теплоперепаду ступени.

10. Приведенная скорость и

По таблице ГДФ: =

11. Статическое давление за первой ступенью .

12. Отношение

13. Степень реактивности (выбирается, см. §3.2).

14. Адиабатная работа расширения в соплах (см. §3.2)

15. Адиабатная работа расширения в рабочем колесе

16. Скоростной коэффициент соплового аппарата (выбирается, см. §3.2).

17. Теоретическая скорость на выходе из соплового аппарата

18. Действительная скорость на выходе из соплового аппарата

19. Температура газа за сопловым аппаратом

20. Приведенная теоретическая скорость на выходе из сопла

21. По таблицам ГДФ определяем и

= и =

22. Статическое давление за сопловым аппаратом

Па.

23. Плотность газа за сопловым аппаратом

24. Угол выхода из сопла

Угол

В §3.2 угол для первой ступени был выбран при оценке температуры рабочей лопатки в корневом сечении. В случае значительного расхождения углов , необходимо уточнить , приняв угол равным значению угла, полученного при расчете в п.24. При этом следует учесть, что в первых ступенях обычно = 15⁰…20⁰.

После определения угла выхода потока из сопел необходимо проверить реактивность в корневом сечении ступени , где . Необходимо, чтобы . В случае, если окажется < 0, значение реактивности на среднем диаметре (см. §13) следует увеличить, и повторить расчет.

25. Скорость потока газа на входе в рабочее колесо первой ступени в относительном движении

26. Угол входа потока на рабочую решетку в относительном движении

27. Скоростной коэффициент рабочей решетки зависит от суммы углов на входе и выходе из решетки и выбирается в соответствии с рекомендациями §3.2.

28. Скорость газа на выходе из рабочей решетки в относительном движении

При схеме окружные скорости .

29. Температура торможения потока в относительном движении на входе в решетку рабочего колеса

30. Приведенная относительная скорость на выходе из первой ступени

31. По таблицам ГДФ определяем и

= =

32. Полное давление в относительном движении на выходе из турбины

33. Угол выхода потока из рабочей решетки в относительном движении

где (при и ). Угол

34. Абсолютная скорость потока за рабочим колесом первой ступени

35. Угол абсолютной скорости потока за рабочим колесом

Примечание I.

Если > , то <90⁰;

Если < , то >90⁰;

Примечание II.

Если турбина газогенератора 2-х ступенчатая, то необходимо определить температуру торможение и полное давление за первой ступенью. При z = 1 эти параметры были определены при согласовании компрессора и турбины (см. §1.2).

36. Температура газа за первой ступенью турбины газогенератора

37. Приведенная скорость на выходе из первой ступени

38. По таблицам ГДФ определяем

39. Полное давление на выходе из первой ступени турбины газогенератора

=

На этом заканчивается расчет первой охлаждаемой ступени турбины. Результаты расчета занесены в 4-й столбец табл.3.1.

Детальный расчет второй охлаждаемой ступени турбины газогенератора выполняется в той же последовательности и по тем же формулам, что и первой ступени. Результаты расчета занесены в 5-й столбец табл. 3.1.

Таблица 3.1

	Определяемая величина и формула	Размер- ность	Турбина газогенератора	Турбина вентилятора
Iст.	IIст	Iст.	IIст
I	II	III	IV	V	VI	VII
	(расход остается постоянным во всех сечениях турбины)
	(схема с )
	(рис. 3.1)
	(рис. 3.1)
	(из предварительного расчета)
		и на входе в каждую ступень равны и на выходе из предыдущей ступени
	(на основе предварительного расчета)
		-
	(по табл. ТДФ)	-
	(выбирается)
	(выбирается, в зависимости от системы охлаждения)
		К
	(по табл. ТДФ)
	(по табл. ТДФ)
		град
		град
	(выбирается, в зависимости от системы охлаждения)
		К
	(по табл. ТДФ)
	(по табл. ТДФ)
		град
		град
		К
	(по табл. ТДФ)
		Па