Газодинамический расчет турбореактивного двигателя: Методические указания к курсовому проектированию, страница 3

            При определении числа  ступеней компрессора по формуле ( 12 ) в соответствии с рекомендациями п. 1 принимаются следующие величины работ ступеней:     и  Следовательно

            Принимая  для выполнения условия ( 13 ), корректируется работа второй ступени , и распределение работы  по ступеням получается следующим:

№ ступени	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Работа кДж/кг	18,0	28,7	36,0	36,0	36,0	36,0	36,0	33,0	30,0

            Далее для первой ступени выбираются ( п. 2.2 ): окружная скорость колеса на внешнем диаметре , осевая скорость движения воздуха  относительный диаметр втулки  и по формуле ( 17 ) определяется окружная скорость колеса на среднем диаметре

            Для проверки правильности выбора этих величин находятся:

по формуле ( 18 ) коэффициент нагрузки

и по формуле ( 19 ) коэффициент расхода

            Как видно, полученные величины находятся в рекомендуемых ( п. 2.2 ) пределах.

            Для построения плана скоростей ( рис. 3 ) на входе в рабочее колесо находятся: по формуле ( 20 ) окружная составляющая скорости движения воздуха

где согласно п. 2.1, степень реактивности принимается равной  по формуле ( 21 ) – абсолютная скорость

и по формуле ( 22 ) – относительная скорость

            Для проверки условий обтекания лопаток рабочего колеса воздухом находятся:

по формуле ( 23 ) – скорость распространения звука в воздухе

и по формуле ( 24 ) – число

величина которого допустима ( п. 2.2 ), т. к. не превышает 0,8.

            По полученным данным     и  и с учетом того, что при :   и  строится план скоростей первой ступени ( рис. 3 ).

            По формулам ( 1 ) – ( 3 ) определяются термодинамические параметры воздуха на входе в компрессор:

температура

давление

и плотность

            По формуле ( 4 ) находится площадь проточной части на входе в компрессор

            По формулам ( 10 ), ( 9 ) и ( 5 ) находится:

диаметр рабочего колеса

диаметр втулки

средний диаметр колеса

и высота лопатки рабочего колеса первой ступени

            Принимая удлинение лопатки равным 3,8 ( 25 ) находим хорду лопатки

            Принимая густоту лопаточной решетки равной 0,8 ( 26 ) находим шаг лопаток на рабочем колесе

            Принимая в формуле ( 27 ) коэффициент равным 0,55 находим ширину первой ступени

            Число лопаток рабочего колеса первой ступени определяется по формуле ( 28 )

и частота вращения ротора по формуле ( 24 )

            Геометрические размеры последней ступени определяются за спрямляющим аппаратом, т. е. в сечении двигателя. К ( рис. 1 ), где абсолютная скорость  по величине и направлению практически совпадает с осевой . Согласно данным п. 2.1 принимается  и по формулам ( 1 ) – ( 4 ) находятся

и площадь проточной части

            При сравнительно большом массовом расходе воздуха через проектируемый двигатель  и умеренной степени повышения давления воздуха в компрессоре  можно ожидать, что лопатка спрямляющего аппарата последней 9-ой ступени будет иметь высоту  более 20мм и, поэтому, проточная часть компрессора выбирается с постоянным наружным диаметром  ( рис. 2а ) и по формулам ( 6 ) и ( 5 ) определяются размеры

и

и высота лопатки спрямляющего аппарата последней ступени

что значительно превышает минимально допустимую высоту лопатки 20мм.

            Далее в формулах ( 30 ) и ( 31 ) принимаются: удлинение лопатки равным 2,1 тогда хорда лопатки

густота лопаточной решетки – равной 1,3 и находится шаг лопаток

            В формуле ( 32 ) коэффициент принимается равным 1,0 и находится ширина последней ступени

            Далее по формуле ( 33 ) определяется число лопаток спрямляющего аппарата последней ступени

и на основании полученных данных по формуле ( 14 ) определяется длина компрессора

3. ТУРБИНА

3.1 Проточная часть турбины

            Вдоль турбины газ расширяется и, поэтому увеличивается площадь поперечного сечения проточной части и высота лопаток ( рис. 1 ). В зависимости от расхода газа , степени расширения газа в турбине и многих других не только конструктивных, но и технологических факторов, турбина, как и компрессор, может выполнятся с постоянным наружным , средним  или внутренним диаметром  ( рис. 4 ).

            При выполнении курсового проекта форма проточной части турбины может приниматься такой же, что и в прототипе.

            Число  ступеней турбины определяется прежде всего, как и в компрессоре, исходя из величины требуемой работы ступени, которая обычно составляет от 115 до 200 кДж/кг, а в случае одноступенчатой турбины может достигать 240 кДж/кг, когда еще возможно получение достаточно высокого КПД турбины  Из изложенного следует, что если работа  то  Если  то  Если  то  и т. д. При этом работа ступени в среднем равна

                                 ( 34 )

но для большего понижения температуры газа в лопатках рабочего колеса первой ступени и для разгрузки с целью достижения осевого выхода газа из последней ступени первая ступень нагружается на 5 – 15% больше, а последняя на 5 – 15% меньше, чем промежуточные, т. е. работа первой ступени обычно составляет

                ( 35 )

где величина коэффициента в скобках принимается максимальной, если это не ограничивается предельно допустимой работой ступени.