Разробка газогенератора високого тиску газотурбiнного приводу енергоустановки потужнiстю 17,5 МВт з частотою обертання силовоiтурбiни 3000 об/хв

Страницы работы

64 страницы (Word-файл)

Фрагмент текста работы

потерь в решетках ступеней(значение чисел Маха на первой ступени компрессора =0,7579, =0,6974);

-  относительный втулочный диаметр на выходе  входит в диапазон

-  КПД компрессора: 0,8464.

Для получения приемлемых результатов параметров компрессора, геометрические размеры полученные в процессе согласования компрессора и турбины были уточнены с учетом формы проточной части двигателя-прототипа. Компрессор отвечает всем требованиям, предъявленным к современным компрессорам газотурбинных двигателей.


4  ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТУРБИНЫ

  Газовая турбина в ГТУ – один из основных агрегатов. В ней энергия нагретого движущегося газа превращается в механическую работу на валу. Процесс расширения газа в многоступенчатой турбине состоит из ряда последовательно протекающих процессов расширения в ее ступенях.

Расчет турбины на номинальном режиме проводится для определения основных параметров рабочего тела, которые  обеспечат заданную мощность и наибольший КПД турбины. КПД турбины зависит от потерь энергии, которые можно подразделить на гидравлические, тепловые и механические. В высокотемпературных турбинах с интенсивным охлаждением весьма существенны тепловые потери.

Современное развитие теории и методик проектирования осевых газовых турбин достигло высокого уровня, что позволяет с большой надёжностью определить параметры турбины на расчётном режиме с учётом всех видов потерь механической энергии в её проточной части. Одним из основных средств повышения мощности ГТД является повышение температуры газа перед турбиной (Т*г), но её повышение значительно понижает ресурс и надежность турбины без применения специальных методов охлаждения лопаток и дисков турбин, а также новых материалов более устойчивых к высоким температурам.

В данной работе производится расчёт турбины на среднем диаметре. В результате расчета получаем значения основных газодинамических параметров по ступеням. Выполняем графические построения распределения параметров и построение проточной части турбины.

Исходными данными являются величины, полученные на основе рекомендаций, изложенных в методическом пособии [4], а также полученные в результате термогазодинамического расчета ГТД и согласования параметров компрессора и турбины двигателя.

4.1 Выбор исходных данных

Определим расход газа через турбину:

Для расчета необходимо определить мощность ступеней турбины:

При этом мощность турбины силовой распределяю по ступеням так, чтобы коэффициент нагрузки последней ступени не превышал 1.5, иначе трудно обеспечить выход потока из ступени, близкий к осевому. Остальные данные сведены в таблице. 4.1.

Таблица. 4.1 - Исходные данные для расчета турбины

Величина

Размерность

Результат

Величина

Размерность

Результат

Gг

кг/с

65,41

Тг*

К

1360

Рг*

Па

1883900

Т`к*

К

740   

Dг ср1

м

0.7899

h1

м

0.0565

Dт ср2

м

0.8128

h2

м

0.0735

Zтк

--------

1

nтвд

об/мин

10766,2

Zтк

--------

1

nтнд

об/мин

7822,2

Zтс

--------

4

nтc

об/мин

3000

4.2 Расчет турбины на среднем радиусе

Результаты расчета представлены в таблице 4.2. Схема проточной части турбины двигателя представлена на рисунке 4.1. Распределение параметров на рисунке 4.2 – 4.3. Треугольники скоростей рисунке 4.4 - 4.5.

Таблица 4.2 Результаты газодинамического расчета турбины

     ГДР ГТ      Дата 24. 3.11

     Исходные данные:

   6  4       104450.

   65.41      1360.      .1863E+07  740.0      .3000E-02  .5000      .8000   

   .7000      .4000E-01  .1200   

   Кг=1.317  Rг= 290.0  Сpг=1205.1

     Схема печати:

   D1c       D2c       h1        h2        Cmc       Cmр      n

   Mcт       Lс*       Пi*       Пi        КПД       Rc       R1c       T1w*

   U1        C1        C1a       C1u       alf1      be1      L1        Lw1

   U2        C2        C2a       C2u       alf2      be2      L2        Lw2

   T1        T1*       P1        P1*       T2        T2*      P2        P2*

   G1        G2        sca       bca       alfu      tca      fi        Zca

   Pu        Pa        sрк       bрк       beu       tрк      psi       Zрк

   Тлса      Тлрк      Sсум

     Ncт=  1

  .790      .813      .565E-01  .735E-01  .200      .200      .108E+05

  .218E+05  .313E+06  2.84      3.02      .868      .350      .271      .120E+04

  445.      643.      174.      619.      15.7      45.1      .964      .391   

  458.      197.      180.     -80.1      66.0      18.5      .328      .900   

  .118E+04  .135E+04  .934E+06  .164E+07  .108E+04  .109E+04  .616E+06  .656E+06

  66.8      66.8      .473E-01  .778E-01  37.4      .577E-01  .912      43

  .467E+05  .149E+05  .339E-01  .400E-01  57.9      .332E-01  .964      77

  .111E+04  .115E+04  194.   

     Ncт=  2

  .813      .813      .990E-01  .108      .120      .130      .782E+04

  .113E+05  .172E+06  1.89      2.04      .923      .305      .141      .100E+04

  333.      520.      186.      486.      20.9      50.6      .867      .418   

  333.      206.      204.     -30.5      81.5      29.2      .368      .725   

  979.      .109E+04  .404E+06  .634E+06  932.      950.      .321E+06  .347E+06

  66.8      66.8      .481E-01  .675E-01  45.4      .501E-01  .968      51

  .345E+05  .124E+05  .339E-01  .382E-01  62.5      .332E-01  .975      77

  .109E+04  953.      174.   

     Ncт=  3

  1.18      1.18      .950E-01  .101      .110      .120      .300E+04

  .474E+04  .710E+05  1.35      1.46      .897      .290      .202      916.   

Продолжение таблицы 4.2

  185.      364.      186.      313.      30.6      55.3      .651      .411   

  185.      204.      192.     -70.1      69.9      36.9      .377      .581   

  895.      950.      .266E+06  .341E+06  874.      891.      .238E+06  .258E+06

  66.8      66.8      .703E-01  .104      42.7      .860E-01  .966      43

  .256E+05  .476E+04  .490E-01  .540E-01  65.3      .507E-01  .967      73

  950.      866.      35.6   

     Ncт=  4

  1.18      1.18      .116      .125      .110      .120      .300E+04

  .463E+04  .692E+05  1.36      1.49      .906      .300      .196      859.   

  185.      360.      193.      303.      32.5      58.5      .664      .426   

  185.      210.      198.     -69.8      70.6      37.8      .400      .606   

  837.      891.      .196E+06  .253E+06  816.      834.      .173E+06  .190E+06

  66.8      66.8      .700E-01  .915E-01  49.9      .698E-01  .970      53

  .250E+05  .369E+04  .490E-01  .550E-01  63.2      .521E-01  .970      71

  891.      809.      43.5   

     Ncт=  5

  1.18      1.18      .143      .153      .110      .120      .300E+04

  .444E+04  .663E+05  1.37      1.53      .904      .305      .178      803.   

  185.      358.      202.      296.      34.3      61.2      .682      .447   

  185.      219.      209.     -64.3      72.9      40.0      .432      .632   

  781.      834.      .142E+06  .187E+06  759.      779.      .124E+06  .138E+06

  66.8      66.8      .696E-01  .899E-01  50.7      .698E-01  .973      53

  .241E+05  .426E+04  .490E-01  .552E-01  62.6      .521E-01  .971      71

  834.      753.      53.6   

     Ncт=  6

  1.18      1.18      .170      .178      .110      .120      .300E+04

  .368E+04  .550E+05  1.33      1.51      .892      .310      .177      753.   

  185.      340.      215.      263.      39.3      70.1      .670      .459   

  185.      231.      228.     -35.7      81.1      45.9      .469      .636   

  731.      779.      .105E+06  .136E+06  712.      734.      .919E+05  .104E+06

  66.8      66.8      .692E-01  .872E-01  52.5      .672E-01  .973      55

  .199E+05  .452E+04  .490E-01  .567E-01  60.0      .493E-01  .969      75

  779.      703.      63.7   

    Тг*=1360.0   Рг*=  .1863E+07   Сг= 98.8   Тг=1356.0   Рг=  .1840E+07

    D1с= .790    h1= .0565

                             

         Рисунок. 4.1 - Изменение параметров потока по ступеням

Рисунок 4.2 – Изменение параметров потока по ступеням

Рисунок 4.4 Треугольники скоростей осевой турбины 1,2 ступени

Рисунок 4.4 Треугольники скоростей осевой турбины 3,4 ступени

Рисунок 4.4 Треугольник скоростей осевой турбины 5 ступени

В результате газодинамического расчёта турбины определены параметры потока вдоль проточной части по среднему радиусу. Анализ результатов показал, что:

- было обеспечено необходимое охлаждение лопаток СА первой ступени турбины;

- на входе в первую ступень ТВД  был получен угол α1, который равен

Похожие материалы

Информация о работе