Средний диаметр колеса определяется по формуле
(
52 )
где
-
частота вращения ротора турбокомпрессора ( 29 ), а площадь
проточной части турбины на входе в
рабочее колесо определяется по формуле ( 4 ), где расход газа ![]()
Остальные
геометрические размеры рабочего колеса (
и
) находятся по формулам ( 8 ) и ( 5
).
Как и в компрессоре
характерным параметром колеса турбины является ( 9 ) относительный внутренний
диаметр колеса
который для первой ступени
должен находится в пределах 0,70 – 0,85.
Хорда
шаг
и
ширина рабочего колеса
и ступени
в соответствии со статистическими
данными для первой ступени определяются из следующих соотношений:
(
53 )
и
(
54 )
При определении
размеров хорды
по формуле ( 53 ) меньшие
значения коэффициента выбираются при более коротких лопатках, Однако с
уменьшением этого коэффициента увеличивается масса и, как правило, уменьшается
КПД ступени, а с его увеличением возрастают изгибные и вибрационные напряжения
в лопатках.
Число лопаток на рабочем колесе первой ступени определяется так же как и на колесе компрессора по формуле ( 28 ).
3.3. Определение размеров на выходе из турбины
На выходе из турбины
( рис. 1 сечение
), согласно п. 3.1 и п.
3.2, абсолютная скорость
газа по величине
и направлению практически совпадает с осевой составляющей
и численно должна быть больше осевой
скорости
предыдущей ступени, но не превышать
350м/с.
По выбранному
значению скорости
следовательно, и
и известным из энергетического
расчета параметрам
и
заторможенного
за турбиной газа по формулам ( 1 ) – ( 3 ) находятся термодинамические
параметры – температура
давление
и плотность
и,
затем по формуле ( 4 ) определяется площадь
поперечного
сечения проточной части в сечении
а по формулам ( 5
) – ( 8 ) размеры:
и ![]()
Ширина последней ступени определяется по формуле
( 55 )
По статистическим данным из условия проточности лопаток последней ступени в выполненных конструкциях
( 56 )
3.4. Пример газодинамического расчета турбины
В соответствии с
данными энергетического расчета:
![]()
Так как
то число ступеней турбины, согласно
п. 3.1
и средняя работа ступени ( 34 )

Принимается в формуле ( 35 ) коэффициент 1,15 и находится работа первой ступени
![]()
Тогда работа второй ступени
![]()
На основании ( 38 ) и ( 44 ) критическая скорость истечения газа из сопла первой ступени

Принимается в формуле
( 43 )
и коэффициент в скобках 0,80 ( т. к.
) и находится скорость истечения
![]()
Выбирается угол
и по формулам ( 45 ) находятся
составляющие скорости истечения:
окружная
![]()
и осевая
![]()
В формуле ( 41 )
коэффициент в скобках принимается равным 0,95 и с учетом выбранной в п. 2.4 величины
окружной скорости
на внешнем диаметре первой
ступени компрессора, определяется окружная скорость лопаток первой ступени
турбины на среднем диаметре
![]()
Получение достаточно высокого КПД ступени возможно только при условии ( п. 3.2 ) если
находится в пределах 270 – 370м/с;
находится в пределах 1,2 – 1,8;
находится в пределах 0,55 – 0,75;
находится в пределах 0,5 – 1,0.
Далее определяется относительная скорость движения газа на входе в лопатки ( 46 )
![]()
и из условия ( 47 )

угол
направления
вектора скорости ![]()
По данным п. 3.1
выбирается степень реактивности ступени
и
по формуле ( 48 ) определяется абсолютная скорость газа на выходе из лопаток
рабочего колеса
![]()
а по формуле ( 49 ) относительная скорость
![]()
что для скорости
согласно данным п. 3.2 допустимо.
Из условия
находится закрутка потока газа в
колесе

Учитывая план скоростей ( рис. 5 ) находим окружную составляющую скорости на выходе из рабочего колеса
![]()
и определяем

откуда
что
согласно п. 3.1 допустимо. С учетом величины
находится
осевая составляющая скорости
![]()
Из условия ( 51 )

определяется угол ![]()
Термодинамические параметры газа перед рабочим колесом находятся по формулам ( 1 ) – ( 3 ):

давление

и плотность

Средний диаметр колеса определяется по формуле ( 52 )

площадь проточной части – по формуле ( 4 )

высота лопатки – по формуле

диаметры колеса:
наружный
![]()
и внутренний
![]()
Относительный диаметр втулки

который получиться приемлемым, т . к. находится в допустимых пределах 0,70 – 0,85 ( п. 2.2 ).
Принимая в формулах ( 53 ) коэффициенты равными 2,2 и 1,5 находятся хорда лопатки

и шаг лопаток на рабочем колесе

Принимая в формулах ( 54 ) коэффициенты равными 2,3 и 1,0 находится ширина рабочего колеса

и всей ступени

По формуле ( 33 ) определяется число лопаток на рабочем колесе первой ступени

По данным п. 3.3 на
выходе из последней ступени турбины абсолютная скорость
практически
равной осевой составляющей
и должна быть
больше скорости
но не превышать 350м/с.
Принимая
по
формулам ( 2 ) – ( 4 ) определяются термогазодинамические параметры газа за
турбиной


и

Геометрические параметры проточной части на выходе из рабочего колеса последней ступени турбины:
Площадь ( 1 )

проектируя турбину с постоянным
наружным диаметром
диаметр втулки ( 6 )

средний диаметр колеса ( 5 )
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.