5.8.3. Определение параметров потока на различных радиусах

Ниже приведена последовательность определения параметре)! потока (скорости, направления потока, давления и температуры для случая профилирования по закону постоянства циркуляции когда по высоте лопаток соблюдается условие c_1ur=const, а осевые скорости сохраняются неизменными (c_1a = const и c_2a = const) Параметры на среднем радиусе имеют индекс «ср», на других радиусах они без индекса.

1. Окружная скорость потока на выходе из СА

2. Угол потока в абсолютном движении на выходе из СА

3. Скорость потока на выходе из СА

4, Окружная скорость РК

5. Угол потока в относительном движении на входе в РК

6. Окружная составляющая абсолютной скорости потока за турбиной

7. Угол потока в абсолютном движении на выходе из РК

8. Абсолютная скорость потока на выходе из турбины

9. Окружная скорость РК на выходе

10. Угол потока в относительном движении на выходе из РК

11. Относительная скорость потока на выходе из турбины

5.8.4. Построение профиля лопаток

Построение профиля рабочей и сопловой лопаток ведется в следующей последовательности.

1. Из приложения 7 выбираем значение густоты b/t на среднем радиусе для СА и РК, откуда находим шаг лопаток СА и РК:

2. По значениям tса ср и tрк ср определяем числа лопаток са и рк:

как ближайшие к полученным по формулам простые числа. По и уточняем значения

3. Определяем углы средней линии профиля лопаток РК и СА на входе , задавшись значениями постоянного по высоте лопатки угла атаки i (см. приложение 7).

   4. Углы средней линии профиля лопаток РК и СА на выходе в первом приближении находим исходя из того, что они равны так называемому эффективному углу решетки профилей, определяемо­му как угол, синус которого равен отношению диаметра окружно­сти а, вписанной в межлопаточный канал при выходе из него, к шагу лопатки:

5. Определяем угол потока в относительном движении на выходе из рк (са]

Угол отставания потока определяем рис. 5.17 в зависимости от числа Маха тока и эффективного угла

6.Определяем угол кривизны

по которому изгибается средняя линия п] филя.

7. Определяем углы изгиба кромок

И угол установки профиля

8. Определяем ширину лопаток S = b sin и осевой зазор между СА и РК S=(0,2 ... 0,3) . Параметры потока определяю для 5—7 сечений лопатки.

Профиль лопатки строится так же, как профиль осевого компрессора. При этом используются координаты аэродинамического профиля (приложение 10). Рекомендации по выбору относительной толщины профиля даны в приложении 7.

4. Пример расчета газовой турбины

исходные данные для расчета:

расход газа

параметры заторможенного потока газа перед турбиной – полное давление

чистота вращения ротора n= 7960 об/мин;

работа турбины

диаметр РК компрессора

5.9.1. Предварительный расчет

1. Параметры потока газа на выходе из турбины: температура торможения

полное давление

В первом приближении принято значение 0,9.

2. Площадь проходногоo сечения турбины на выходе

При этом задаемся значением числа Маха на выходе из турбины М₂ = 0,55 и уг­лом 80° и получаем значение приведенной скорости по таблицам газоди­намических функций.

3.Согласно рекомендациям приложения 7 выбираем наружный диаметр РК турбины откуда размеры последней ступени турбины:

Диаметр втулки РК

длина лопатки

Средний диаметр проточной части

4. Окружная скорость на диаметре втулки РК

5. В соответствии с рекомендациями приложения 7 выбираем число ступе­ней, равное двум.

6. В соответствии с рекомендациями приложения 7 разбиваем работу тур­бины между ступенями: работа первой ступени = 198 500 Дж/кг, работа второй ступени L_CTII= 161 500 Дж/кг.

7. Максимальное напряжение растяжения в корневом сечении лопатки II ступени

Коэффициент формы

Значение определено по рис.5.13. для

5. Температура лопатки РК у корневого сечения

9. Для сплава ЖС6КП при температуре лопатки 1042 К и заданной длитель­ности работы 2000 ч по рис. 6.14 (где по оси абсцисс P=T(lg +20) находим предел длительной прочности _дл = 412 МН/м² и определяем запас прочности лопатки n=412/183=2,25; он находится в допустимых пределах (n>2).

10. Площадь проточной части на входе в турбину

Значение газодинамической функции расхода =0,37 получено по таб­лицам газодинамических функций по выбранному М₀= 0,22,

Диаметр втулки РК в сечении на входе в турбину СА

высота лопатки СА

11. Ширина решеток СА и РК выбирается в соответствии с рекомендациями приложения 7:

Величина осевых зазоров =0,008 м.

Схема проточной части турбины представлена на рис. 5.18. Угол расшире­ния меридионального сечения проточной части турбины получается равным 16°, что позволяет принять форму проточной части с постоянным наружным диа­метром