Файл: Кононов, Н. И. Газовые турбины. Теория и расчет учебное пособие.pdf

и статическое давление газа за рабочими лопатками (перед диффузором)

(9.20)

с3

от отношения т-

чения скорости с3 , которые для турбины большой мощности должны быть в пределах 70 ^ с3 150, и статического дав­ ления на выходе из диффузора р , , которое при выхлопе в атмосферу должно оыть больше атмосферного,

ходиыо учесть потери на этом участке, используя для этой цели коэффициент потерь £вых= 0,01+0,05 (iO I,3/1 -

В последнем выражении Ji - коэффициент, учитывающий увеличение располагаемого перепада тепла на ступень, по­ лученного за счет так называемого перерасширения газа.

Этот коэффициент определяется по формуле (7 .I I ) :

Значение к .п .д . диффузора принимается в зависимости от типа и осевых размеров его в диапазоне от 0,75 до 0,90.

Принятое значение к .п .д . диффузора необходимо прове­ рить расчетом, для чего можно воспользоваться эксперимен­ тальными зависимостями для кольцевых диффузоров. На рис.82

(9.22)

<* з = 2arc. si.n

226

Для кольцевых диффузоров F2 = ^D2lA и

227

После выбора числа оборотов, как это изложено выше, намечается профиль проточной части и определяются ориеяти ровочно габариты диффузора (рис. 83). Ширина кольца диф­ фузора на входе ориентировочно равна высоте рабочих лопа­ ток. Ширина кольца диффузора на выходе определится из еле дующих соотношений.

откуда площадь выходного сечения кольцевого прямоосного диффузора

228

ние К.Яа . Таблицу необходимо дополнить пунктами по опреде­ лению параметров газа на входе в диффузор и на выходе из него, по определению размеров диффузора.

Анализ полученных результатов расчета турбинной ступени выполняется так же, как и в случае одноступенчатой турби­ ны без диффузора (§ 9 .3). Но в данном случае, когда при­ меняется диффузор, следует серьезное внимание обратить на угол <х2 » который для обеспечения эффективной работы диф­ фузора должен быть безусловно выдержан в пределах 85-90°. Способ обеспечения таких значений углов <*2 указан ранее.

Следует оценить размеры диффузора. Если длина диффузо­

разно, так как оно в большинстве случаев потребует повто­ рения расчета. Для сокращения длины диффузора можно отка­ заться от применения прямоосного кольцевого диффузора и принять ступенчатый, лопаточный или другой тип диффузора, наиболее подходящий для данного случая.

229

§ 5. Расчет многоступенчатой газовой турбины

Для расчета многоступенчатой газовой турбины необходимо выбрать число ступеней, форму проточной части и распреде­ лить расчетный перепад тепла по ступеням. Если будут из­ вестны располагаемые гепдоперепады каждой ступени много­ ступенчатой турбины, то порядок расчета этих ступеней ни­ чем не будет отличаться от порядка расчета одноступенча­ той турбины.

Поэтому расчет многоступенчатой турбины условно делит­ ся на две стадии:

1)предварительный расчет, который выполняется по среднему диаметру;

2)детальный расчет ступеней, выполняемый по одному

или нескольким сечениям по высоте лопаток. Целью предварительного расчета является:

-выбор числа ступеней турбины;

-выбор профиля проточной части турбины;

-распределение расчетного перепада тепла по ступе­

ням;

- определение размеров и прочностных характеристик последней и первой ступеней турбины и проверка профиля проточной части турбины.

Предварительный расчет многоступенчатой газовой турбины

Определение располагаемого перепада тепла на турбину. Если статическое давление газа на выходе из турбины известно, то располагаемый перепад тепла на турбину опре­

деляется по формуле

230

При заданном только полном давлении на выходе из турбины р*г определяется располагаемый перепад тепла на турбину по полным параметрам:

печения прочности облопатывания, допустимых весов и габа­ ритов турбины значение скорости c2z целесообразно прини­ мать в зависимости от параметров и расходов газа, учиты­ вая назначение турбины, в долях от ctT : для ТВД и ТСД

(0,24*0,28) ctT , для ТНД Цг 4 (0,31*0,35)ciT , в край­ них случаях можно допустить c2z< (0,39+0,43) ctT . Однако применение столь высоких значений с2г не приводит к умень­ шению напряжений и размеров турбины и существенно ухудша­ ет работу турбины на нерасчетных режимах, когда изменяют­ ся и с2Zи ее направления.

Зыбор числа ступеней турбины. Выбор числа ступеней тур­ бины производится главным образом в зависимости от вели­ чины расчетного перепада тепла на турбину и условий рабо­ ты турбины. При заданной величине располагаемого перепада тепла на турбину выбор числа ступеней турбины зависит в основном от следующих факторов;

а) величины' перепада тепла, срабатываемого в одной ступени;

б) допустимых габаритов и веса турбины; в) желаемой величины к .п .д . турбины;

г) возможности обеспечения прочности первой ступени турбины высокого давления.

231