Расчет газовой турбины

Дано (из предварительного расчета параметров ГТН):

- расход газа G_г=3,89 кг/с;

- параметры газа:

Р_г^*=144060 Па; Р^*₂=102900 Па; Т_г =853 К, С_рг =1,105 кДж/кг;

- R =0,2884 кДж/кг;

- К_г =1,35;

- частота вращения ротора турбины (из расчета компрессора).

Принятые величины:

- степень реактивности на среднем диаметре ρ =0,35;

- угол выхода потока из сопел α₁ =15⁰;

- коэффициенты скорости =0,96; ψ=0,98;

- радиальный зазор лопаток δ =1мм;

- механический КПД турбины η_м=0,98.

Рисунок 3.1 – Схема осевой турбины

Пример расчета газовой турбины представлен в таблице 3.1.

Таблица 3.1 – Расчет газовой турбины

Наименование параметра	Обозначение	Размерность	Расчетная формула или источник	Численное значение
Степень понижения давления в ступени	πТ	-		1,4
Относительное изоэнтропийное падение температуры	λТ	-		0,084

Продолжение таблицы 3.1.
Наименование параметра	Обозначение	Размерность	Расчетная формула или источник		Численное значение
Изоэнтропийный перепад энтальпий	ha	кДж/кг	Срг Тг  λТ	79
Изоэнтропийный перепад энтальпий: - в соплах -  рабочем колесе	haн hар	кДж/кг кДж/кг	(1-ρ) ha ρ·hа	51,35 27,65
Теоретическая скорость газа за соплами	C1t	м/с		320,5
Величина	λн	-	hан/(Срг . Тг)	0,0544
Степень понижения давления в соплах	πн	-		1,24
Статическое давление газа за соплами	P1	МПа	P*г/πн	0,116
Температура газа за соплами	T1	К		810,4
Удельный объем газа за соплами	u1	м3/кг		2,0
Действительная скорость	C1			307,7
Площадь потока сопел	F1	м2		0,0253
Скоростная характеристика	ν1	-		0,71
Окружная скорость на среднем диаметре	U			228,6
Средний диаметр	d1	м	u/πn	0,291
Длина сопловой лопатки	l1	м	F1/πd1sinα1	0,107

Продолжение таблицы 3.1.
Наименование параметра	Обозначение	Размерность	Расчетная формула или источник	Численное значение
Геометрические параметры соплового аппарата:
отношение		-	Принимаем	2,0
ширина лопатки	B1	м		0,053
угол установки	βВ	град.	22,47+0,822α1	34,8
хорда профиля	b1	м	B1/sinβв	0,092
относительный шаг		-	Принимаем	0,8
шаг лопаток	t1	м	b1	0,0424
число лопаток	Z	-	π·d1/t1	21
осевой зазор	а	м	Принимаем	0,05
Относительная скорость	ω1					106,7
Угол входа потока	β1	град.		48O26I
Относительная скорость	ω2			242,8
Температура газов за рабочим аппаратом	T2	K		789
Удельный объем	u2	м3/кг	10-6 Rr T2 /P*2	2,21
Длина рабочей лопатки	l2			0,109
Площадь протока рабочего аппарата	F2	м2		0,0352
Угол выхода потока	β 2	град.		21О
Скорость выхода	c2						87,4
Угол выхода потока	α 2	град.		84О51I
Геометрические параметры рабочего аппарата:
отношение		-	Принимаем	3
ширина лопатки	B2	м		0,036
угол установки	βВ	град.	57,84-,393β1+0,822 β2		56О6I
хорда профиля	b 2	м	B2/sinβв	0,043
относительный шаг		-	Принимаем	0,528
шаг лопаток	t2	-	b2	0,0227
число лопаток	Z2	-	πd1/t2
Удельная работа на окружности	hu	кДж/кг						68
Окружной КПД	ηu	-		0,86
Наружный диаметр рабочего колеса	dH2	м		0,402
Потери энергии на утечки	q У	кДж/кг		2,438
Мощность трения диска	NT	кВт		0,958
Потери трения диска	qT	-		0,246
Внутренняя работа турбины	hi	кДж/кг		65,32
Внутренний КПД	ηi	-		0,827
Эффективный КПД	ηT	-		0,8134
Эффективная мощность	Ne	кВт		250