Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ГТУ_Плотников_2003.doc
Скачиваний:
2
Добавлен:
01.04.2025
Размер:
1.96 Mб
Скачать

2.4. Расчет третьей ступени

Исходные данные для проведения расчета.

Параметры газа на входе в третью ступень турбины (точка 0) соответствуют параметрам газа на выходе из второй ступени (точка 4)

Энтальпия ,

Давление ,

Температура ,

Удельный объем ,

Теплоемкость газа ,

Секундный расход газа ,

Скорость входа потока газа в ступень ,

Срабатываемый в ступени теплоперепад .

Определяем теплоперепад, срабатываемый в направляющем аппарате третьей ступени

.

Давление газа на выходе из направляющего аппарата третьей ступени определяем по уравнению

.

Определяем теоретическую абсолютную скорость выхода газа из направляющего аппарата

.

Действительная скорость выхода газа из направляющего аппарата ступени будет равна

.

Потери энергии в направляющем аппарате составят

.

Определяем действительный теплоперепад в направляющем аппарате ступени

.

Рассчитываем параметры газа на выходе из направляющего аппарата:

Энтальпия

,

Температура газа

,

Удельный объем газа

.

Далее рассчитываем величину окружной скорости на рабочем колесе третьей ступени

.

Выбираем угол выхода потока газа из направляющего аппарата третьей ступени .

Рассчитываем относительную скорость входа потока газа в рабочее колесо

.

Определяем величину угла входа потока газа в рабочее колесо с относительной скоростью .

.

Затем проводим построение треугольника скоростей с целью графического определения относительной скорости и угла входа потока в рабочее колесо. Далее рассчитываем располагаемый теплоперепад на рабочих лопатках

.

Определяем давление газа за рабочим колесом ступени

.

Рассчитываем теоретическую относительную скорость выхода потока газа из рабочего колеса третьей ступени

.

Тогда действительная скорость выхода газа из рабочего колеса будет равна

.

Определяем потери энергии в рабочем колесе

.

Рассчитываем величину использованного теплоперепада

.

Параметры газа за рабочим колесом ступени будут равны:

Энтальпия

,

Температура

,

Удельный объем

.

Определяем средний диаметр облапатывания

.

Длина сопловой лопатки при будет равна

.

Длина рабочей лопатки равняется

.

Определяем угол выхода потока газа из рабочего колеса

. Тогда .

Абсолютная скорость выхода газа из рабочего колеса ступени будет равна

.

Рассчитываем работу газа на окружности рабочего колеса

.

Определяем окружной КПД ступени

.

Рассчитываем потери энергии:

на трение и вентиляцию

,

,

на утечку газа

.

Определяем внутреннюю работу в третьей ступени

.

Так как третья ступень является последней, то необходимо определить потери энергии с выходной скоростью

.

Далее строится процесс расширения газа в третьей ступени турбины.

Определяем параметры газа на выходе из турбины с учетом энергии выходной скорости

Энтальпия

,

Температура

или ,

Удельный объем

,

Давление .

Определяем суммарный внутренний теплоперепад в проточной части турбины

,

то есть

.

Определяем эффективную работу турбины

,

где – механический КПД турбины . Принимаем . Тогда .

Затем определяем эффективную мощность турбины и сравниваем полученное значение с данным в задании. Расчетное значение эффективной мощности не должно отличаться от заданного более чем на 5 %.

или

Отклонение полученного значения мощности от заданного составило 2,9 %, что удовлетворяет требованиям. Результаты выполненного расчета необходимо представить в виде сводной таблицы и начертить диаграмму расширения газа в проточной части всей турбины.

Таблица 1

Результаты расчета проточной части пропульсивной турбины

Наименование расчетных показаний, размерность

Обозначение

Ступени

1

2

3

1

2

3

4

5

6

1

Теплоперепад, срабатываемый в сопловом аппарате, кДж/кг

Нас

31,049

31,049

31,049

2

Давление за сопловым аппаратом, кПа

Р1

176,764

140,205

110,533

3

Теоретическая скорость выхода газа из соплового аппарата, м/с

Сlt

259,295

258,207

260,018

4

Действительная скорость, м/с

С1

246,33

245,296

247,017

5

Потери энергии в сопловом аппарате, кДж/кг

hс

3,278

3,25

3,296

6

Действительный теплоперепад, кДж/кг

Нс

27,771

27,982

27,936

7

Энтальпия газа на выходе из соплового аппарата, кДж/кг

i1

840,725

796,937

751,258

8

Температура газа за сопловым аппаратом, К

Т1

767,035

727,132

685,454

9

Удельный объем газа за сопловым аппаратом м3/кг

V1

1,249

1,494

1,786

10

Окружная скорость на рабочем колесе, м/с

u

172,431

171,707

172,912

11

Угол выхода потока газа из соплового аппарата, град

α1

12

14

17

12

Относительная скорость входа потока на рабочее колесо, м/с

W1

85,542

88,981

96,043

13

Угол входа потока газа на рабочее колеса, град

β1

36,777

41,836

48,761

14

Располагаемый теплоперепад на рабочих лопатках, кДж/кг

Нал

20,7

20,7

20,7

15

Давление газа за рабочим колесом, кПа

Р2

168,766

127,974

100,074

16

Теоретическая относительная скорость выхода газа из рабочего колеса, м/с

W2t

221,108

223,016

225,937

17

Действительная скорость выхода газа из рабочего колеса, м/с

W2

210,059

211,865

214,64

18

Потери энергии в рабочем колесе, кДж/кг

hл

2,383

2,425

2,498

19

Использованный теплоперепад, кДж/кг

Нл

18,317

18,397

18,333

20

Энтальпия газа на выходе из рабочего колеса

i2

822,408

778,540

732,925

21

Температура газа на выходе из рабочего колеса, К

T2

750,372

710,347

668,727

22

Удельный объем газа на выходе из рабочего колеса, м3/кг

V2

1,332

1,599

1,925

1

2

3

4

5

6

23

Абсолютная скорость выхода газа из рабочего колеса, м/с

С2

61,535

70,06

82,153

24

Средний диаметр рабочего колеса, м

Dср

0,766

0,763

0,768

25

Длина сопловой лопатки, м

iс

0,146

0,149

0,147

26

Длина рабочей лопатки, м

iл

0,15

0,153

0,151

27

Угол выхода газа из рабочего колеса, град

β2

14,714

17,184

20,696

28

Работа газа на окружности рабочего колеса кДж/кг

Нu

46,038

46,379

46,269

29

Потери мощности на трение и вентиляцию, кВт

Nтв

2,494

2,038

1,758

30

Потери энергии на трение и вентиляцию, кДж/кг

hтв

0,192

0,158

0,136

31

Потери энергии на утечки газа, кДж/кг

hу

0,520

0,520

0,520

32

Внутренняя работа газа, кДж/кг

Ні

45,646

45,701

45,613

33

Потери с выходной скоростью, кДж/кг

hвс

-

-

3,375

34

Энтальпия газа на выходе из турбины, кДж/кг

i5

-

-

736,956

35

Температура газа, К

Т5

-

-

672,405

36

Удельный объем, м3/кг

V5

-

-

1,935

37

Суммарный внутренний теплоперепад в турбине, кДж/кг

Ні

-

-

135,590

38

Расчетная эффективная мощность, кВт

Nе

-

-

1751,014

Р ис. 8. Процесс расширения газа в пропульсивной турбине