2.2. Расчет первой ступени
Теплоперепад, срабатываемый в сопловом аппарате турбины определяется по уравнению
.
Давление на выходе из соплового аппарата
,
где - коэффициент давления, = 1,01…1,03. Принимаем = 1,015
.
Теоретическая абсолютная скорость выхода газа из соплового аппарата турбины равняется
,
где Со – скорость входа потока в аппарат, принята равной 70 м/с,
.
Действительная скорость выхода газа из соплового аппарата турбины равняется
.
Потери энергии в сопловом аппарате определяются по уравнению
.
Действительный теплоперепад в сопловом аппарате равняется
.
Параметры газа на выходе из соплового аппарата
Энтальпия
.
Температура газа на выходе из соплового аппарата
.
Удельный объем газа
или
.
Далее
рассчитываем величину окружной скорости
на рабочем колесе первой ступени по
уравнению
м/с,
для
V
колеблется
в пределах 0,55…0,8. Принимаем V=
0,7,
тогда
м/с.
Выбираем
угол выхода потока из соплового аппарата
.
Для
первой ступени принимаем
.
Рассчитываем относительную скорость входа потока в каналы рабочего колеса
или
м/с.
Определяем
величину угла входа потока газа в рабочее
колесо с относительной скоростью
или
Затем
проводится построение треугольника
скоростей с целью графического определения
значений
и
и представляется в записке.
Рассчитываем располагаемый теплоперепад на рабочих лопатках колеса первой ступени
или
Определяем величину давления газа за рабочим колесом первой ступени
или
.
Определяем теоретическую относительную скорость выхода потока газа из рабочего колеса первой ступени
или
Действительная
скорость выхода потока из рабочего
колеса первой ступени будет равна
, где коэффициент скорости рабочего
колеса
.
Принято
.
Тогда
.
Определяем величину потерь энергии в рабочем колесе первой ступени
или
.
Рассчитываем величину использованного теплоперепада
или
.
Определяем параметры газа за рабочим колесом первой ступени.
Энтальпия газа будет равна:
или
Температуру газа на выходе из колеса первой ступени определим, используя уравнение
или
.
Рассчитаем удельный объем газа
или
.
Определяем
абсолютную скорость газа на выходе из
рабочего колеса
и
угол выхода
,
где К – коэффициент загромождения решетки, равный 0,9…0,92, для расчета принято К = 0,9,
-
средний диаметр рабочего колеса,
определяемый по величине окружной
скорости
или
.
Длина
рабочей лопатки равняется
.
Длину сопловой лопатки определим по уравнению
или
,
тогда
,
и
.
Абсолютная скорость
или
.
Дополнительно
величины скорости
и угла
определяются методом построения
треугольников скоростей (Рис. 6.)
Рис. 6. Треугольники
скоростей первой ступени.
,
,
,
,
,
,
,
Далее рассчитываем работу газа на окружности рабочего колеса в первой ступени турбины
или
.
Определяем окружной КПД ступени
или
.
Определяем дополнительные внутренние потери энергии
Потери мощности на преодоление сил трения и вентиляцию
или
.
Потери энергии при этом составят
или
.
Потери энергии на утечку газа
или
.
Далее определяем внутреннюю работу первой ступени
или
.
В
заключение расчета в координатах
строится процесс расширения газа в
первой ступени турбины с учетом всех
учтенных потерь энергии (Рис. 7.)
Параметры газа на выходе из первой ступени турбины:
Энтальпия
или
.
Температура
или
К.
Удельный объем:
или
.