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.