Файл: Жаров Г.Г. Судовые высокотемпературные газотурбинные установки.pdf

§ 20, Расчет ВГТУ с турбинами, охлаждаемыми воздухом

При расчете ВГТУ с охлаждаемой воздухом по открытой схеме турбиной [20 ] учитывают потери на приготовление и прокачивание воздуха по системе охлаждения, изменение аэродина­ мики газового потока и подмешивание в поток более холодного охла­ ждающего агента.

Термодинамическая потеря не учитывается, так как все отведен­ ное тепло в процессе охлаждения при смешении возвращается потоку. Правда, происходит некоторое перераспределение перепадов. Но вследствие того, что падение температуры газового потока незначи­ тельно (единицы градусов) в сравнении с разностью температур за счет расширения (сотни градусов), это перераспределение не оказы­ вает значительного влияния на потерю энергии.

Основной потерей при воздушном открытом охлаждении является потеря, связанная с отбором и прокачиванием охлаждающего воз­ духа. При этом часть воздуха, возвращенного в цикл после охлажде­ ния горячих деталей, обычно учитывают при расчетах. Потери, свя­ занные с изменением аэродинамики потока и подмешиванием в поток более холодного воздуха, учитывают с помощью специальных коэф­ фициентов, полученных экспериментально для определенных кон­ струкций систем охлаждения.

При создании охлаждаемых турбин всегда необходимо внима­ тельно анализировать целесообразность сокращения расхода охла­ ждающего воздуха и соответственно потерь, связанных с его приго­ товлением, и других видов потерь, которые возникают при этом.

Так, увеличение шага решетки уменьшает количество воздуха на охлаждение, но одновременно снижает и к. п. д. ступени. Поскольку при воздушном охлаждении происходит отбор воздуха от компрес­ сора, то для оценки потери необходимо определить ту работу, которую

Чаще всего воздух на охлаждение отбирается за последней ступенью компрессора высокого давления. В этом случае

I — ^"а- к •^Зр — v, •

Чк

Количество воздуха, необходимое для охлаждения каждого узла турбины, определяется из интенсивности охлаждения этого узла, полученного экспериментально. Возвращенную работу авторы пред­ лагают рассчитывать по зависимости

параметров в месте подмешивания до параметров газа за турбиной);

їїр — условный к. п. д. процесса расширения, к которому отне­ сены все потери, возникающие при вытекании охладителя в проточную часть.

Условный к. п. д. определяют экспериментально в зависимости от конструкции системы охлаждения и параметров потока. Основное влияние на этот коэффициент оказывает, как показали эксперименты, реактивность у корня лопатки. В результате проведенных опытов получено, что потеря по к. п. д. ступени зависит от расхода охлаж­ дающего воздуха и реактивности у корня:

Д г , ~ 0 , 6 3 ( 1 - 4 р к ) 2 ё о х л г .

По имеющимся в литературе данным, т ] р х ^ 0,6—0,7; тір.л^ 0,6— 0,8; г)р.к*=«0,3—0,5. Если принять во внимание эти величины, то отношение возвращенной работы в цикле к затраченной лежит в пре­ делах

ц.= ^ £ ~ 0 , 4 - 0 , 6 .

^з.р