Газодинамический расчет турбины

В данном разделе необходимо выполнить проектировочный газодинамический расчет осевой турбины при следующих исходных данных:

1) ;

2) ;

3)

4) ;

5) ;

6) ;

7) ;

8)

Степень расширения давления в диффузоре принимаем равной .

Нужно выполнить предварительный расчет турбины и выбрать число ступеней, выполнить термогазодинамический расчет по среднему диаметру, расчет закрутки потока последней ступени, построить эскиз проточной части турбины и компрессора и определить КПД и мощность каждой ступени и турбины в целом.

Предварительный расчет турбины

Целью данного раздела является определение напряжений в корневом сечении рабочей лопатки под действием центробежных сил инерции и сравнение её коэффициента запаса прочности с предельно допустимым значением, а также определение количества ступеней и нахождение длины лопатки последней ступени.

Для решения данной задачи необходимо ещё задать безразмерную скорость за турбиной и угол выхода потока из турбины .

1. Удельная внутренняя работа турбины:

;

2. Температурный перепад на турбину по параметрам торможения:

;

3. Температура торможения за турбиной:

;

4. Критическая скорость потока, выходящего из турбины:

5. Скорость потока на выходе из турбины:

 

6. Давление на входе в турбину:

;

7. Давление за последней ступенью:

;

8. Изоэнтропийный перепад энтальпий на турбину:

9. Температура в потоке за турбиной при изоэнтропийном процессе расширения:

;

10. Давление в потоке за турбиной:

;

11. Температура в потоке за турбиной:

12. Плотность в потоке за турбиной:

;

13. Площадь сечения на выходе из рабочего колеса последней ступени:

.

14. По формуле, учитывающей характер изменения профиля по высоте, можно оценить напряжения в корневом сечении рабочей лопатки последней ступени.

;

Выберем материал для лопаток – сталь ЭИ696, для которой предел длительной прочности . Коэффициент запаса имеет допустимое значение, т.к.

15. Теперь необходимо выбрать средний диаметр рабочих лопаток последней ступени. Для данного расчета примем .

Тогда:

;

16. Высота лопаток последней ступени:

;

17. Параметр ;

18. Примем число ступеней турбины . Тогда параметр

, что соответствует значениям (У=0, 5-0, 6).

Теперь определим изоэнтропийный перепад энтальпий на компрессорную турбину и на турбину низкого давления, исходя из уравнения баланса мощностей:

Теперь необходимо выбрать средний диаметр рабочих лопаток первой ступени. Для данного расчета примем . Тогда

.

, что соответствует значениям (У=0, 5-0, 6).

Площадь сечения на входе в первую ступень турбины:

 

 

Высота лопатки направляющего аппарата первой ступени:

Профилирование меридианных обводов проточной части

Выполним проточную часть турбины с постоянным корневым диаметром. Зная длину рабочей лопатки на выходе из турбины, зададим характерные отношения:

Таблица №4. Геометрические размеры проточной части турбины

Ступень	I	II	III	IV	V
Средние диаметры направляющих и рабочих лопаток
d1с	1, 100	1, 100	1, 100	1, 130	1, 176
d2с	1, 100	1, 100	1, 106	1, 150	1, 200
Длины лопаток
l1	0, 053	0, 075	0, 102	0, 1605	0, 2065
l2	0, 064	0, 087	0, 114	0, 180	0, 230
Параметр d/l
d/l	18, 80	13, 58	10, 18	6, 70	5, 45

 

Рис. 11. Эскиз проточной части турбины

 

Расчет турбины по среднему диаметру

Таблица №5 Расчет по среднему диаметру

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. Глава I. Термо - и газодинамический расчет