Расчет осевой турбинной ступени

 

5.3.1 Давление газа перед турбиной (см. раздел 6.1)

5.3.2 Температура газа перед турбиной, задано

5.3.3 Давление газа за турбиной (см. раздел 6.1)

5.3.4 Термодинамические характеристики газа:

 - удельная газовая постоянная = 288,4 Дж/кг К;

 - показатель адиабаты к = x = 1,33.

5.3.5 Располагаемая работа расширения газа в ступени

5.3.6 Степень реактивности ступени, выбираем в пределах = 0,4÷0,5;

 

5.3.7 Адиабатная (располагаемая) работа расширения в соплах

5.3.8 Коэффициент скорости в сопловом аппарате, принимаем = 0,94÷0,97;

5.3.9 Скорость газа на выходе из сопел

5.3.10 Угол потока на выходе из соплового аппарата, принимаем =18÷25°;

5.3.11 Давление газа за сопловым аппаратом

5.3.12 Температура газа на выходе из сопел

5.3.13 Удельный объем газа на выходе из сопел

=

5.3.14 Оптимальная расчетная скоростная характеристика

.

внутренние потери энергии в турбинной ступени смещают оптимум скоростной характеристики в область меньших значений, поэтому фактическое значение оптимальной характеристики следует выбрать немного меньшим,

;

5.3.15 Окружная скорость на среднем диаметре

,

окружная скорость не должна превышать 300÷400 м/с. В некоторых случаях, по соображениям прочности, приходится занижать скорость  по сравнению с оптимальной;

5.3.16 Средний диаметр соплового аппарата

,

здесь частота вращения ротора n принимается из раздела 5.3;

5.3.17 Высота сопловой решетки на выходе

5.3.18 Относительная скорость газа на входе в рабочее колесо

5.3.19 Температура газа по полным параметрам на входе в рабочую решетку

5.3.20 Приведенная скорость

5.3.21 Работа адиабатного расширения в рабочей решетке

5.3.22 Скоростной коэффициент в рабочей решетке, принимаем =0,93÷0,95 при < 1 и  = 0,75÷0,90 при  1;

5.3.23 Угол входа на рабочие лопатки

5.3.24 Угол потока на выходе из рабочей решетки, с целью снижения потерь энергии с выходной скоростью для степени реактивности =0,4÷0,5 рекомендуется принять

5.3.25 Скорость потока на выходе из рабочей решетки

5.3.26 Температура газа на выходе из рабочей решетки

5.3.27 Удельный объем газа на выходе из рабочей решетки

5.3.28 Длина рабочей лопатки на выходе

5.3.29 Средний диаметр рабочего колеса

5.3.30 Отношение среднего диаметра к длине лопатки

,

с целью получения приемлемых потерь энергии от веерности, должно выполняться условие

5.3.31 Окружная скорость на среднем диаметре рабочего колеса

5.3.32 Скорость потока на выходе из турбинной ступени в абсолютном движении:

5.3.33 Радиальный зазор в рабочем колесе, принимаем

5.3.34 Угол потока на выходе из рабочего колеса в абсолютном движении

5.3.35 Окружная работа:

5.3.36 Окружные потери энергии в сопловом аппарате

5.3.37 Окружные потери энергии в рабочем колесе

5.3.38 Потери энергии с выходной скоростью

5.3.39 Окружная работа (проверка п. 5.3.35)

5.3.40. Окружной КПД турбинной ступени

5.3.41 Коэффициент потерь энергии от утечек через радиальные зазоры, для ступеней с закрученными безбандажными лопатками целесообразно использовать формулу В.К. Гребнева

,

где

5.3.42 Потери энергии от утечек через радиальные зазоры

5.3.43 Потери энергии от трения диска, Вт

5.3.44 Коэффициент неучтенных потерь энергии, принять

5.3.45 Неучтенные потери энергии

5.3.46 Внутренняя работа турбинной ступени

5.3.47 Внутренний КПД турбинной ступени

5.3.48 Мощность турбинной ступени

5.3.49 Погрешность вычисления мощности турбины

.

Относительная погрешность не должна превышать 5%, в противном случае следует выполнить корректировку расчета.