Расчёт ступени турбины

1. Критическая скорость истечения газа из сопла первой ступени:

.

 

2. Скорость истечения газа из соплового аппарата:

Коэффициент скорости .

.

 

3. Окружная и осевая составляющие скорости истечения:

Выбираем .

Окружная составляющая:

.

Осевая составляющая:

.

 

4. Окружная скорость рабочего колеса на среднем диаметре:

Для турбин современных ГТД .

Принимаем .

 

5. Проверка правильности выбора величин для получения достаточно высокого КПД ступени.

5.1. Отношение :

.

Значение данного отношения лежит в допустимом диапазоне изменения величины .

 

5.2. Коэффициент нагрузки ступени :

.

Значение коэффициента нагрузки лежит в допустимом диапазоне изменения величины .

 

5.3. Отношение скоростей :

.

Значение данного отношения лежит в допустимом диапазоне изменения величины .

 

6. Относительная скорость движения газа на входе в лопатки:

.

 

7. Степень реактивности ступени.

В высоконагруженной турбине степень реактивности выбирается невысокой , что позволяет получить требуемый угол потока на выходе из турбины. Исходя из этих соображений, принимаем .

8. Абсолютная скорость газа на выходе из лопаток рабочего колеса:

.

Полученное значение больше осевой скорости на входе , но не выше 350 м/с.

 

9. Относительная скорость газа на выходе из лопаток рабочего колеса:

.

 

10. Направление вектора скорости :

.

Откуда угол .

 

11. Закрутка потока газа в колесе:

.

 

12. Окружная составляющая скорости на выходе из рабочего колеса:

13. Направление абсолютной скорости :

.

Откуда .

 

14. Осевая составляющая абсолютной скорости:

 

 

15. Направление вектора скорости :

.

Откуда угол .

 

16. Термодинамические параметры газа перед рабочим колесом:

температура:

;

давление:

;

плотность:

.

 

17.Средний диаметр колеса:

.

 

18. Площадь проточной части

.

 

19. Высота лопатки

.

 

20. Диаметры колеса:

наружный: ;

внутренний: .

 

21. Относительный диаметр втулки:

.

 

22. Хорда лопатки:

.

 

23. Шаг лопаток на рабочем колесе:

.

 

24. Ширина рабочего колеса:

Принимаем (по прототипу)

.

 

25. Ширина всей ступени:

Принимаем (по прототипу)

.

 

26. Число лопаток на рабочем колесе ступени

.

 

Определение размеров на выходе из ТВД.

На выходе из турбины абсолютная скорость практически равна осевой составляющей и должна быть равна скорости .

 

1. Термодинамические параметры газа за турбиной:

температура:

.

давление:

.

плотность:

.

 

2. Геометрические параметры проточной части на выходе из рабочего колеса последней ступени турбины.

2.1. Площадь проточной части:

.

 

2.2. Наружный диаметр:

.

 

2.3. Внутренний диаметр:

.

3. Высота лопатки на выходе из рабочего колеса:

.

 

4. Проверка выполнения условия прочности лопаток последней ступени.

.

Данное отношение находится в рекомендованных пределах: