2.2 Расчет последней ступени.
Примем максимальное
значение
.
Закрутку потока перед рабочим колесом примем в сторону вращения ротора, что позволит уменьшить число Маха:
(2.51)
Степень реактивности у корня:
(2.52)
Степень реактивности на периферии:
(2.53)
Где, радиус корневых сечений лопаток последней ступени равен rzк=dzк/2= 0,6599 /2= 0,3300м;
радиус периферийных сечений лопаток последней ступени равен rzп=dzп/2= 0,7987 /2= 0,3994 м
Окружная скорость концов рабочих лопаток последней ступени:
п=*dzп*n= 3,14 * 138,333* 0,7987=347,12м/с
Расчет треугольников скоростей и углов лопаток на среднем квадратичном диаметре
(2.54)
Примем
Меридиональная проекция скорости:
(2.55)
где
- средний диаметр ступени.
Окружная скорость лопаток первой ступени компрессора:
(2.57)
Меридиональная проекция скорости первой ступени:
(2.58)
(2.59)
(2.60)
(2.61)
(2.62)
Относительные шаги: ; [6].
Коэффициент, зависящий от средней линии и углы выхода потока: а=0,5
-
для рабочих лопаток (2.63)
для
направляющих лопаток (2.64)
Углы атаки
принимаем:
[1]
Входные углы лопаток:
(2.65)
(2.66)
Выходные углы лопаток:
(2.67)
(2.68)
Построим в масштабе треугольник скоростей рассчитанной ступени:
Т.к. максимальное число Маха достигается у вершин рабочих лопаток, рассчитаем его величину:
Меридиональная проекция скорости последней ступени:
(2.69)
Круговая проекция скорости первой ступени:
(2.70)
Скорость звука:
(2.71)
Число Маха (максимальное):
3 Расчет газовой турбины
Исходные данные:
-
начальная температура газов перед
турбиной [2];
-
конечное давление (за СТ);
отношение
давлений в турбине
[2];
-
расход газа;
Характеристики рабочего тела:
;
=
0,2866 кДж/кг
=0,285
Теплоперепад турбины (по параметрам торможения):
(3.1)
Определить параметры газа перед первой и за последней ступенями, приняв примерные величины скоростей и КПД [1]:
-
скорость во входном патрубке;
-
скорость перед первой ступенью;
-
скорость в выходном патрубке
-
скорость за последней ступенью;
-
КПД входного патрубка;
-
КПД выходного патрубка;
-
КПД турбины [2].
Давление торможения перед турбиной:
(3.2)
Плотность газа перед турбиной (по параметрам торможения):
(3.3)
Потери давления во входном патрубке:
(3.4)
Давление торможения перед первой ступенью:
(3.5)
Температура газов за турбиной:
(3.6)
(3.7)
Температура газов за последней ступенью:
(3.8)
Считая, что давление газа за турбиной примерно равно давлению газа за последней ступенью, определить плотность газа за последней ступенью по формуле:
(3.9)
Потеря полного давления в выходном патрубке:
(3.10)
Давление торможения за последней ступенью:
(3.11)
Располагаемый теплоперепад (по параметрам перед первой и за последней ступенями турбины):
(3.12)
где
(3.13)
м (3.14)
Частота вращения роторов:
(3.15)
=330,91 (3.16)
Располагаемый теплоперепад одной ступени:
(3.17)
.
Число ступеней турбины:
(3.18)
Определить коэффициент возврата теплоты и уточнить теплоперепад ступеней:
(3.19)
Теплоперепад одной ступени:
(3.20)
Предварительная оценка высот лопаток первой и последней ступеней:
(3.21)
где
- корневой диаметр первой ступени турбины
высокого давления (с аналога);
.
Высота направляющих лопаток на входе:
(3.22)
Высота лопатки последней ступени:
(3.23)
где
- периферийный диаметр последней ступени
(по аналогу);
-
прикорневой диаметр последней ступени.
Площадь проходного сечения последней ступени:
(3.24)
Меридиональная скорость за последней ступенью:
(3.25)
Найти значение меридиональной скорости за соплами первой ступени, приняв для корневого сечения:
;
-
степень реакции [1];
-
коэффициент скорости [1].
(3.26)
Меридиональная скорость (у корня первой ступени):
(3.27)