Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Meuk_gtu

.pdf
Скачиваний:
14
Добавлен:
21.03.2016
Размер:
1.03 Mб
Скачать

41

Продолжение табл.4.1

Определяемая

 

Расчетная формула

 

п/п

величина

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

48

Температура

торможения

 

Определяют по найденному

значению i* из

 

потока на входе в рабочий

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

таблиц π(Т) функций для сухих продуктов сго-

 

*

, К

 

 

 

 

венец, Т1

 

 

 

рания

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

49

Давление

торможения по-

 

 

P*

= P

 

 

*

 

 

 

тока на входе в рабочий ве-

 

 

 

π(T1 )

 

*

 

 

 

 

 

1

 

1

π(

1) Т

 

нец, P1 , бар

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

50

Энтальпия потока за ступе-

 

 

i2s = i1hs2

 

 

 

нью при изоэнтропическом

 

 

 

 

 

расширении в рабочем вен-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

це, i2s , кДж/кг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

51

Потери в рабочем венце,

 

h2 = (1 ψ

2

) (hs2

+ hw1 )

 

h2 , кДж/кг

 

 

 

 

 

 

 

 

где ψ = 0,95

- коэффициент скорости для

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

рабочих лопаток при отсутствии охлаждения

52

Статическая энтальпия по-

 

 

i2 = i2s +

h2

 

тока за рабочим венцом, с

 

 

 

учетом потерь в

рабочих

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

лопатках, i2 , кДж/кг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

53

Температура

за

рабочим

 

Определяют по найденному

значению i2 из

 

венцом с

учетом

потерь в

таблиц π(Т)

функций

для

сухих продуктов

 

рабочих лопатках, T2 , К

 

 

сгорания

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

54

Расход газа (смеси) на вхо-

 

 

G2 = G0 + ∑Gвi ,

 

де в

рабочий

венец,

 

где Gвi - суммарный расход охлаждающего

 

G2 , кг/с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

воздуха через сопловые и рабочие венцы пре-

 

 

 

 

 

дыдущих ступеней, включая сопловой венец

 

 

 

 

 

 

данной ступени в случае, если он является

 

 

 

 

 

 

охлаждаемым, кг/с

 

 

 

 

 

 

 

55

Коэффициент,

характери-

 

Принимаем: τ2 = 0 - при отсутствии охлажде-

 

зующий эффективность ох-

 

ния (t2 800 0C) ,

τ2 = 0,05 - при наличии ох-

 

лаждения рабочих лопаток,

 

 

τ2

 

 

 

лаждения (t2 > 800 0C)

 

 

 

 

56

Удельная

теплота

переда-

 

 

q2 =τ2 hs2

 

 

 

ваемая от лопаток рабочего

 

 

 

 

 

венца

к

охладителю,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q2 , кДж/кг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

42

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Продолжение табл.4.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определяемая

 

Расчетная формула

 

п/п

 

 

величина

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

57

Относительная

величина

 

Определяется в зависимости от температуры

 

расхода охлаждающего воз-

 

потока за рабочим венцом по табл. 4.2:

 

духа

на лопатки

рабочего

 

линейной интерполяцией для

 

 

 

 

 

венца,

 

в2 , %

 

 

8000 C < t2 12500 C и линейной экстраполя-

 

G

 

 

 

 

 

 

 

 

 

цией для t2 >1250 0С.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

58

Расход охлаждающего воз-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

духа

на лопатки

рабочего

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Gв2

= Gв2 G2

 

 

 

 

 

венца, Gв2 , кг/с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

59

Температура охлаждающе-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= T2*к

 

 

 

 

 

го воздуха на входе в рабо-

 

 

 

Tв

2

= Tв

 

 

 

 

 

 

 

чий венец , Tв2 , К

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

60

Температура охлаждающе-

 

Тв2вых. =

Тв2

+

 

 

q2

 

 

,

 

 

го воздуха на выходе из ра-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c2 Gв2

 

 

бочего венца, Тв2вых. , К

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где с2 - средняя изобарическая теплоемкость

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

охлаждающего воздуха на входе в рабочий

 

 

 

 

 

 

 

венец, кДж/(кг К). Принимаем: с

2

= с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

61

Температура смеси продук-

 

 

 

 

 

 

Тв

 

 

 

 

 

 

1,25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вых.

 

 

 

 

 

 

тов сгорания и охлаждаю-

 

1 + G

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

щего воздуха на выходе из

 

Т2см = Т2

 

 

в2

 

 

 

 

 

 

 

 

T2

 

 

 

 

 

рабочего венца, Т2см, К

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 + Gв2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

62

Энтальпия смеси на выходе

 

Определяют по найденному значению Т2см из

 

из

 

рабочего

венца,

 

таблиц π(Т) функций

 

 

для

сухих

продуктов

 

i2 см, кДж/кг

 

 

 

 

 

 

 

сгорания

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

63

Изоэнтропический

тепло-

 

 

hs2 см = ρср. hs (1-τ2 ) ,

 

 

 

перепад, срабатываемый на

 

 

 

 

 

охлаждаемом рабочем вен-

 

где τ2 = 0,05 - при наличии охлаждения

 

це, hs2 см, кДж/кг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

64

Энтальпия потока за ступе-

 

 

 

i2s см = i1hs2 см

 

 

 

 

 

нью при изоэнтропическом

 

 

 

 

 

 

 

 

расширении в охлаждаемом

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

рабочем

венце,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i2s см , кДж/кг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

43

Продолжение табл.4.1

Определяемая

 

Расчетная формула

 

п/п

величина

 

 

 

 

 

 

 

 

65

Статическое давление за

 

P

= P

 

π(i2s см)

 

охлаждаемым рабочим вен-

 

2 см

1

 

π(i )

 

цом, P2 см, бар

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

Если лопатки рабочего венца ступени охлаждаемые, то дальнейший расчет проводится для смеси продуктов сгорания с охлаждающим воздухом.

Принимаем: T2 = T2 см ; i2 = i2 см; P2 = P2 см;

hs2 = hs2 см

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

66

Удельный объем газа (сме-

 

 

 

 

υ2 =

R T2 10

5

,

 

 

 

 

 

 

си)

за

рабочим

венцом,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

υ2 , м3/кг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где R - газовая постоянная для сухих продуктов

 

 

 

 

 

 

 

сгорания

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

67

Скорость выхода потока из

 

 

 

w2 = 44,72 ψ

hs2 +

 

hw

1

,

 

 

 

рабочего венца в относи-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тельном движении, w2

, м/c

где

ψ = 0,95 - коэффициент скорости для рабо-

 

 

 

 

 

 

 

чих

лопаток

при

отсутствии охлаждения;

 

 

 

 

 

 

 

ψ = 0,94 -

коэффициент скорости для рабочих

 

 

 

 

 

 

 

лопаток при наличии охлаждения

 

 

 

 

 

68

Длина рабочей лопатки рас-

 

 

 

Из 3-й части курсовой работы.

 

 

считываемой ступени, l2 ,

 

 

 

 

 

м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

69

Средний

диаметр

рабочего

 

 

 

 

 

Dср2

= Dк2 + l2 ,

 

 

 

 

 

 

венца, Dср2 , м

 

 

 

где

Dк2 - корневой диаметр рабочего венца, м, оп-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ределенный в 3-й части курсовой работы.

70

Угол

выхода

потока

газа

 

 

 

 

 

 

 

 

G2

υ2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

β2 = arcsin

 

 

 

 

 

 

(смеси) из рабочего венца в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

относительном

движении,

 

 

 

 

 

 

π

Dср2 l2 w2

 

β2 , град

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

71

Окружная скорость на ра-

 

 

 

 

 

u2 =π Dср2 z

 

 

 

 

 

 

 

бочем венце, u2 , м/с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

72

Скорость выхода потока га-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

за (смеси) из рабочего вен-

 

с

2

=

u2

+ w2 2 u

2

w

2

cos β

2

 

ца в абсолютном движении,

 

 

 

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

с2 , м/с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

44

Продолжение табл.4.1

Определяемая

 

 

 

Расчетная формула

 

п/п

величина

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

73

Угол выхода

потока газа

 

 

 

c2 + w2 u2

 

 

 

 

(смеси) из рабочего венца в

 

α2

= arccos

2

 

 

2

 

 

2

 

+ β2

 

 

 

2 c2 w2

 

 

 

абсолютном

движении,

 

 

 

 

 

 

 

 

α2 , град

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

74

Теплоперепад,

соответст-

 

 

hc

 

 

с

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вующий

 

скорости

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

с2 , hc2 , кДж/кг

 

 

 

 

2

44,72

 

 

 

 

 

 

75

Энтальпия

торможения

за

 

 

*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ступенью, i* , кДж/кг

 

 

 

i2

= i2 +

hC2

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

76

Температура торможения за

 

Определяют по найденному

значению i*

из

 

ступенью, T2* , К

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

таблиц π(Т) функций для сухих продуктов сго-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

рания

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

77

Давление

торможения

за

 

 

*

 

 

 

π

(T2 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

*

 

 

 

 

 

 

 

ступенью, P2* , бар

 

 

 

P2 = P2 π(T2 )

 

 

 

 

 

78

Относительный

лопаточ-

 

ηст =1

 

h1 +

 

h2 +

hc2

 

 

ный КПД ступени, η

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ст

 

 

 

 

hs1 + hs2 + hc0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 4.2 Зависимость относительного расхода охлаждающего воздуха,

от температуры перед венцом

 

t* , 0С

800.0001

 

 

1250

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в1 ,%

0.1

 

 

5

 

 

G

 

 

 

 

45

i *

0*

0

 

hC0

0

i0

 

 

hS1

 

 

hS

 

i

i1S

h1

P1

1S

 

P2

S

P0* T0*

P0 T0

P

*

T1*

i

 

 

 

1* 1

*

 

 

 

 

 

1

 

 

1

 

hW1

 

 

i1

 

 

 

 

 

 

 

*

P *

i

*

 

 

2

*

 

 

2

 

T2

2

i2

 

2

 

 

 

hS2

 

 

 

hC2

2

 

 

 

 

h2

i2S

S

 

 

 

 

 

 

Рис. 4.3 - Схема процесса расширения газа в ступени

46

Как указывалось выше, расчет проточной части турбины должен быть проведен с использованием готовой программы. Студент должен правильно подготовить исходные данные, самостоятельно выполнить расчет и проанализировать полученные результаты.

На рис.4.4 приводится образец файла с исходными данными для программы расчета проточной части газовой турбины по среднему диаметру, а на рис.4.5 – соответствующие результаты расчета.

Смысловое содержание переменных, используемых в выходном файле программы, дано в табл.4.3. Размерности исходных данных и результатов расчета соответствуют данным табл.4.1.

Выполнение части 4 курсовой работы заканчивается построением на миллиметровой бумаге треугольников скоростей для всех ступеней турбины.

В приложениях содержится основная информация, необходимая для выполнения и оформления курсовой работы.

47

2 - Число ступеней турбины

573 - Gгаза, кг/с

1373 - T*газа, К

12.8 - Р*газа, бар

50 - n, об/с

====================== 1-я ступень 250 - Hs, кДж/кг

2.35- D1, м

0.17- L1, м

20 - Gвозд, кг/с

600 - Твозд, К

620 - Свозд, м/с

22- Угол_возд, град

2.35- D2, м

0.182 - L2, м

10 - Gвозд, кг/с

600 - Твозд, К

====================== 2-я ступень 250 - Hs, кДж/кг

2.35- D1, м

0.21- L1, м

0 - Gвозд, кг/с

0 - Твозд, К

0 - Свозд, м/с

0- Угол_возд, град

2.35- D2, м

0.24 - L2, м

0 - Gвозд, кг/с

0 - Твозд, К

======================

Рис.4.4. Образец файла с исходными данными для программы расчета проточной части турбины

48

===============

1 Ступень ==========================================

HS= .25000E+03

Ro=

.18248E+00

 

 

Сопловые лопатки:

 

 

 

P0*=

.12800E+02

I0*= .15161E+04

T0*= .13730E+04( .10998E+04)

D1= .23500E+01

L1= .17000E+00

 

 

G_gas_1= .57300E+03

 

G_air_1= .20000E+02

T1_gas= .12235E+04

T_air_1_in= .60000E+03

T_air_1_Out= .81212E+03

T1= .12069E+04

P1=

.74854E+01

V1= .46328E+00

C1_gas= .60517E+03

C_air= .62000E+03

 

C1= .60567E+03

U1=

.36914E+03

W1= .30088E+03

Alfa1_gas= .22707E+02

 

Alfa_air_1= .22000E+02

 

Alfa1= .22682E+02

Beta1= .50918E+02

I1*= .13582E+04

T1*= .12442E+04( .97107E+03)

P1*=

.85132E+01

Рабочие лопатки:

L2= .18200E+00

 

 

D2= .23500E+01

 

 

G_gas_2= .59300E+03

 

G_air_2= .10000E+02

T2_gas= .11782E+04

T_air_2_in= .60000E+03

T_air_2_Out= .72122E+03

T2= .11693E+04

P2=

.65942E+01

V2= .55226E+00

C2= .24923E+03

U2=

.36914E+03

W2= .39991E+03

Alfa2= .10206E+03

Beta2= .37551E+02

I2*= .12997E+04

T2*= .11960E+04( .92283E+03)

P2*=

.72496E+01

KPD= .77639E+00

 

 

 

 

 

 

===============

2 Ступень ==========================================

HS= .25000E+03

Ro=

.21220E+00

 

 

Сопловые лопатки:

 

 

 

P0*=

.72496E+01

I0*= .12997E+04

T0*= .11960E+04( .92283E+03)

D1= .23500E+01

L1= .21000E+00

 

 

G_gas_1= .60300E+03

 

G_air_1= .00000E+00

T1_gas= .10153E+04

T_air_1_in= .00000E+00

T_air_1_Out= .00000E+00

T1= .10153E+04

P1=

.35028E+01

V1= .83286E+00

C1_gas= .65671E+03

C_air= .00000E+00

 

C1= .65671E+03

U1=

.36914E+03

W1= .39418E+03

Alfa1_gas= .31779E+02

 

Alfa_air_1= .00000E+00

 

Alfa1= .31779E+02

Beta1= .61329E+02

I1*= .11617E+04

T1*= .10810E+04( .80786E+03)

P1*=

.45358E+01

Рабочие лопатки:

L2= .24000E+00

 

 

D2= .23500E+01

 

 

G_gas_2= .60300E+03

 

G_air_2= .00000E+00

T2_gas= .97881E+03

T_air_2_in= .00000E+00

T_air_2_Out= .00000E+00

T2= .97881E+03

P2=

.29088E+01

V2= .10285E+01

C2= .35092E+03

U2=

.36914E+03

W2= .49089E+03

Alfa2= .94079E+02

Beta2= .45483E+02

I2*= .11028E+04

T2*= .10313E+04( .75811E+03)

P2*=

.35999E+01

KPD= .69753E+00

=====================================================================

Рис.4.5. Образец файла с результатами расчета проточной части турбины

49

Таблица 4.3 Смысловое содержание переменных, используемых в выходном файле программы расчета проточной части турбины по среднему диаметру

Для ступени

HS, Ro

Изоэнтропический теплоперепад на ступень и степень

 

реактивности

Для сопловых лопаток

T0* , P0* , I0*

D1, L1

G_gas_1, G_air_1

T_air_1_in,

T_air_1_Out,

T1_gas

T1, P1, V1,

C1_gas, C_air

C1, U1, W1

Alfa1_gas ,

Alfa_air_1

Alfa1, Beta1

T1*, P1*, I1*

Полные температура, давление и энтальпия на входе в ступень

Средний диаметр и высота сопловых лопаток

Расходы газа и охлаждающего воздуха для сопловых лопаток соответственно

Температура охлаждающего воздуха на входе и выходе из сопловых лопаток, и температура газа на выходе из сопловых лопаток

Статические температура, давление и удельный объем смеси газа и охлаждающего воздуха за сопловыми лопатками

Скорости газа за сопловыми лопатками и охлаждающего воздуха на выходе из сопловых лопаток

Скорости C1, U1 и W1 для смеси газа и охлаждающего воздуха на выходе из сопловых лопаток

Углы выхода газа и охлаждающего воздуха в абсолютном движении для сопловых лопаток

Углы α1, β1 для смеси газа и охлаждающего воздуха на выходе из сопловых лопаток

Полные температура, давление и энтальпия смеси газа и охлаждающего воздуха на выходе из сопловых лопаток. В скобках после значения T1* в Кельвинах указана температура в градусах Цельсия

50

Продолжение табл. 4.3

Для рабочих лопаток

D2, L2

G_gas_2, G_air_2

T_air_2_in,

T_air_2_Out,

T2_gas

T2, P2, V2,

C2, U2, W2

Alfa2, Beta2

T2*, P2*, I2*

KPD

Средний диаметр и высота рабочих лопаток

Расходы газа и охлаждающего воздуха для рабочих лопаток соответственно

Температура охлаждающего воздуха на входе и выходе из рабочих лопаток, и температура газа на выходе из рабочих лопаток

Статические температура, давление и удельный объем смеси газа и охлаждающего воздуха за рабочими лопатками

Скорости C2, U2 и W2 для смеси газа и охлаждающего воздуха на выходе из рабочих лопаток

Углы α2, β2 для смеси газа и охлаждающего воздуха на выходе из рабочих лопаток

Полные температура, давление и энтальпия смеси газа и охлаждающего воздуха на выходе из рабочих лопаток. В скобках после значения T2* в Кельвинах указана температура в градусах Цельсия

КПД ступени

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]