3. 1 Расчет первой ступени турбины.
Для
обеспечения постоянной меридиональной
скорости
по длине лопатки, необходимо увеличение
циркуляции скорости от корневых сечений
к периферии одновременно это позволит
обеспечить постоянство работы по длине
лопаток.
Расчет треугольников скоростей выполним для трех сечений: корневого, среднего и периферийного.
Среднее сечение
Средний диаметр в сечении перед соплами:
(3.28)
Допустимо
принять:
=0,98м
Окружная проекция скорости в корневом сечении:
(3.29)
Окружная проекция скорости на среднем диаметре:
(3.30)
Окружная и относительная скорости:
;
(3.31)
;
(3.32)
Для упрощения расчета принять:
; (3.33)
; (3.34)
(3.35)
Располагаемый теплоперепад в рабочей решетке:
(3.36)
Степень реактивности (на среднем диаметре):
(3.37)
Относительная
скорость за рабочими лопатками:
(принять
коэффициент скорости
)
(3.38)
Принять среднюю меридиональную проекцию скорости:
(3.39)
вычислить:
(3.40)
(3.41)
(3.42)
Найдем
угол
из соотношения:
(3.43)
Найдем температуру, давление и плотность газа:
(3.44)
(3.45)
(3.46)
(3.47)
Диаметр периферийного сечения:
(3.48)
где,
Уточнить средний диаметр:
(3.49)
(3.50)
(3.51)
(3.52)
(3.53)
м (3.54)
где
.
Дальнейшие расчеты сведем в таблицу 2:
Таблица 2
Параметры |
Ед. изм. |
1 ступень |
||
|
|
Диаметр сечения |
||
|
|
dк |
dс |
dп |
Диаметр d |
м |
0.80 |
0,98 |
1.1 |
Окружная скорость u |
м/с |
329,24 |
403,32 |
415,66 |
Окружные проекции скорости: |
|
|
|
|
с1u |
м/с |
661,32 |
545,29 |
529,88 |
c2u |
м/с |
-71,59 |
-53,01 |
-50,64 |
Меридиональные проекции скорости |
|
|
|
|
c1s |
м/с |
128,11 |
128,11 |
128,11 |
c2s |
м/с |
118,64 |
118,66 |
118,67 |
Угол α1 |
град. |
11 |
13 |
14 |
Скорость за направляющими лопатками с1 |
м/с |
673,6 |
560,1 |
545,1 |
Теоретическая скорость за направляющими лопатками с1t |
м/с |
690,9 |
574,5 |
559,1 |
Располагаемый теплоперепад направляющих лопаток Н0н |
кДж/кг |
235,5 |
161,8 |
153,1 |
Окружная проекция скорости ω1u |
м/с |
332,1 |
142,0 |
114,2 |
Угол β1 |
град. |
21,1 |
42,1 |
48,3 |
Относительная скорость ω1 |
м/с |
355,9 |
191,2 |
171,6 |
Окружная проекция скорости ω2u |
м/с |
400,8 |
456,3 |
466,3 |
Угол β2 |
град. |
18 |
16 |
15 |
Относительная скорость: |
|
|
|
|
ω2 |
м/с |
389,7 |
439,0 |
447,9 |
ω2t |
м/с |
475,3 |
535,4 |
546,3 |
Располагаемый теплоперепад рабочих лопаток H0p |
кДж/кг |
49,6 |
125,0 |
134,5 |
Использованный теплоперепад рабочих лопаток Hp |
кДж/кг |
12,6 |
78,1 |
85,6 |
Общий располагаемый теплоперепад H0 |
кДж/кг |
185,9 |
36,8 |
18,6 |
Степень реактивности Θ |
|
0,267 |
3,398 |
7,214 |
Угол α2 |
град. |
58,89 |
65,93 |
66,89 |
Скорость на выходе из ступени c2 |
м/с |
138,6 |
130,0 |
129,0 |
Располагаемый теплоперепад по параметрам торможения H*0 |
кДж/кг |
179,5 |
31,5 |
13,5 |
Температура газов: |
|
|
|
|
T1 |
К |
878,2 |
934,6 |
942,1 |
T1t |
К |
869,6 |
927,5 |
935,1 |
T2 |
К |
865,7 |
857,0 |
857,0 |
T2t |
К |
828,9 |
810,3 |
808,4 |
Давление: |
|
|
|
|
P1 |
Па |
211075,3 |
264590,3 |
272317,9 |
P2 |
Па |
172349,0 |
160371,1 |
159180,9 |
Плотность газа: |
|
|
|
|
ρ1 |
кг/м3 |
0,840 |
0,990 |
1,011 |
ρ2 |
кг/м3 |
0,696 |
0,654 |
0,649 |
η*ui |
|
89.6 |
88.4 |
80.1 |
ηoi |
|
89.4 |
88.3 |
79.9 |
Параметры |
Ед. изм. |
2 ступень |
||
|
|
Диаметр сечения |
||
|
|
dк |
dс |
dп |
Диаметр d |
м |
0,8 |
1,02 |
1,2 |
Окружная скорость u |
м/с |
329,24 |
419,78 |
480,78 |
Окружные проекции скорости: |
|
|
|
|
с1u |
м/с |
661,32 |
524,94 |
464,94 |
c2u |
м/с |
-71,59 |
-49,89 |
-39,89 |
Меридиональные проекции скорости |
|
|
|
|
c1s |
м/с |
128,11 |
128,11 |
128,11 |
c2s |
м/с |
118,64 |
118,67 |
118,68 |
Угол α1 |
град. |
11 |
14 |
15 |
Скорость за направляющими лопатками с1 |
м/с |
673,6 |
540,3 |
500,3 |
Теоретическая скорость за направляющими лопатками с1t |
м/с |
690,9 |
554,2 |
534,2 |
Располагаемый теплоперепад направляющих лопаток Н0н |
кДж/кг |
235,5 |
150,4 |
130,4 |
Окружная проекция скорости ω1u |
м/с |
332,1 |
105,2 |
90,2 |
Угол β1 |
град. |
21,1 |
50,6 |
70,6 |
Относительная скорость ω1 |
м/с |
355,9 |
165,7 |
125,7 |
Окружная проекция скорости ω2u |
м/с |
400,8 |
469,7 |
499,7 |
Угол β2 |
град. |
18 |
15 |
13 |
Относительная скорость: |
|
|
|
|
ω2 |
м/с |
389,7 |
450,9 |
470,9 |
ω2t |
м/с |
475,3 |
549,9 |
600,5 |
Располагаемый теплоперепад рабочих лопаток H0p |
кДж/кг |
49,6 |
137,5 |
150,5 |
Использованный теплоперепад рабочих лопаток Hp |
кДж/кг |
12,6 |
87,9 |
97,9 |
Общий располагаемый теплоперепад H0 |
кДж/кг |
185,9 |
12,9 |
9,9 |
Степень реактивности Θ |
|
0,267 |
10,661 |
20,561 |
Угол α2 |
град. |
58,89 |
67,20 |
87,20 |
Скорость на выходе из ступени c2 |
м/с |
138,6 |
128,7 |
108,7 |
Располагаемый теплоперепад по параметрам торможения H*0 |
кДж/кг |
179,5 |
7,8 |
5,8 |
Температура газов: |
|
|
|
|
T1 |
К |
878,2 |
944,4 |
1044,4 |
T1t |
К |
869,6 |
937,6 |
1037,6 |
T2 |
К |
865,7 |
857,0 |
837,0 |
T2t |
К |
828,9 |
807,8 |
787,8 |
Давление: |
|
|
|
|
P1 |
Па |
211075,3 |
274826,4 |
294826,4 |
P2 |
Па |
172349,0 |
158813,1 |
138513,1 |
Плотность газа: |
|
|
|
|
ρ1 |
кг/м3 |
0,840 |
1,017 |
1,025 |
ρ2 |
кг/м3 |
0,696 |
0,648 |
0,640 |
η*ui |
|
89.6 |
89.6 |
89.6 |
ηoi |
|
89.4 |
89.4 |
89.4 |
Построим в
масштабе треугольник скоростей 1 ступени
на
:
Рисунок 5 - Треугольник скоростей в сечении 1 ступени dk
Построим в масштабе
треугольник скоростей 1 ступени на
Рисунок 6 - Треугольник скоростей в сечении 1 ступени dc
Построим в масштабе
треугольник скоростей 1 ступени на
Рисунок 7 - Треугольник скоростей в сечении 1 ступени dп
Построим в масштабе треугольник скоростей 2 ступени на
Рисунок 8 - Треугольник скоростей в сечении 2 ступени dk
Построим в масштабе треугольник скоростей 2 ступени на
Рисунок 9 - Треугольник скоростей в сечении 2 ступени dс
Построим в масштабе
треугольник скоростей 2 ступени на
Рисунок 10 - Треугольник скоростей в сечении 1 ступени dп