5. Расчет регулирующей ступени

Определение кинематических параметров потока и относительного лопаточного КПД

Регулирующая ступень согласно прототипу, одновенечная

Окружная скорость на среднем диаметре ступени

Принимаю средний диаметр ступени

Для выбора оптимального соотношения зададимся рядом значений 0,4; 0,43; 0,46

Принимаю степень реактивности

Коэффициент скорости соплового аппарата

Произведем подробный расчет для одного из соотношений

Условная скорость равна

Изоэнтропический перепад энтальпий, соответствующий условной скорости

Изоэнтропийный перепад энтальпий, срабатываемый на рабочих лопадках

Изоэнтропийный перепад энтальпий, срабатываемый в соплах

Теоретическая скорость пара на выходе из сопел

Действительная скорость пара на выходе из сопел

Принимаю угол выхода потока из сопловых лопаток , тогда относительная скорость пара на входе в рабочие лопатки и её направления – угол определяем из входного треугольника скоростей (рис. 3) ;

Теоретическая относительная скорость пара на выходе из рабочих лопаток

По скорости и степени реактивности , определяем коэффициент скорости рабочих лопаток

Действительная относительная скорость потока на выходе из рабочих лопаток

Угол выхода потока пара из рабочих лопаток принимаем

Из выходного треугольника скоростей определим абсолютную скорость пара на выходе из рабочей решетки и её направление (рис. 3) ;

Потери энергии в сопловом аппарате и рабочих лопатках

Потери энергии с выходной скоростью

Относительный лопаточный КПД с учётом потерь равен

Из диаграммы определим объемы и

;

Определяем высоту сопловой лопатки

Так как , то задаемся минимальным размером , определяем степень парциальности

Высота рабочей лопатки

, при периферийная и корневая перекрыша ровна ,

Определим мощность, теряемую на преодоление сил трения и вентиляцию

, где ; ; ; ; ;

Определим относительную величину потерь на трение и вентиляцию

Относительный внутренний КПД

Таблица 2. Расчет регулирующей ступени

№	Расчетные величины и формулы	Размерность
			0,4	0,43	0,46
1			172,7
2			431,75	401,627	375,434
3			93,204	80,652	70,475
4			3,728	3,226	2,819
5			89,476	77,426	67,656
6			423,027	393,512	367,849
7	(принимаем)	-	0,95
8			401,876	373,836	349,457
9	(принимаем)		14
10	(рис. 3)		232,5	207,5	185
11	(рис. 3)		24	25,5	27,2
12			20	21,5	23,2
13			248,016	222,505	199,657
14	(из графика)	-	0,922	0,92538	0,92769
15			228,671	205,901	185,22
16	(рис. 3)		90	78,5	75
17	(рис. 3)		62	72,5	93,5
18			8,724	7,549	6,596
19			4,611	3,556	2,778
20			4,05	3,081	2,812
21		-	0,0936	0,0936	0,0936
22		-	0,04947	0,044	0,0394
23		-	0,04345	0,0382	0,0399
24		-	0,81347	0,8241	0,827
25			389,938	362,733	339,076
26			42,252	23,605	-4,578
27			432,19	386,338	334,497
28		-	0,80081	0,82726	0,81968
29	( диаграмма)		0,05135	0,04906	0,04856
30	( диаграмма)		0,05328	0,05004	0,04927
31			0,00371	0,00392	0,00404
32	(принимаем)		0,013
33		-	0,28613	0,30157	0,31102
34			0,016
35			19,1142	19,6788	20,4447
36			60,7882	62,5916	65,0275
37		-	0,02882	0,0343	0,04078
38		-	0,78465	0,78979	0,78628

На рис. 4 приведен график зависимости . Из графика видно что максимальный будет при оптимальном соотношении скоростей

Выберем профили сопловых и рабочих лопаток при оптимальном соотношении скоростей

Сопловые лопатки

Определим скорость звука

, где ( диаграмма); - показатель адиабаты

Определяем число Маха

Т.к. , решетка дозвуковая, выбираем профиль сопловой лопатки

Рабочие лопатки

Т.к. , решетка дозвуковая, выбираем профиль рабочей лопатки