3.1 Исходные данные

Исходными данными для предварительного расчета турбины являются:

а) величины, определяемые из термодинамического расчета:

Расход газа на входе в турбину	GГ	328,934	кг/с
Расход газа на выходе из турбины	Gс	364,934	кг/с
Давление газа на входе в турбину	р*г	1,429	МПа
Температура газа на входе в турбину	Т*г	1483	К
Давление газа на выходе из турбины	р*т	0,10487	МПа
Температура газа на выходе из турбины	Т*т	797,081	К
Массовый Расход Топлива	Gт	6,766	кг/с
Эффективная работа турбины	LТ	769,093	кДж/кг

б) дополнительные компоновочные, параметрические и конструктивно – технологические данные;

в) величины, определяемые работой силовой турбины в составе АГТУ, а также совместной работой с потребителем мощности;

г) величины, характеризующие физические свойства газа и механические свойства материала лопаток, и т.д.

3.2 Предварительная оценка геометрических и кинематических параметров в выходном сечении силовой турбины на номинальном режиме

1) Принимаются следующие значения величин:

приведенная абсолютная скорость на выходе из турбины:

;

угол выхода потока из турбины:

;

2) Принимается величина веерности лопаток:

;

3) Определяется площадь проточной части на выходе из турбины, ометаемая лопатками:

, (3.1)

где

- постоянная;

- газодинамическая функция; (3.2)

.

Таким образом, получаем:

4) Вычисляется средний диаметр:

; (3.3)

5) Высота пера лопатки:

; (3.4)

6) Окружная скорость:

; (3.5)

.

7) Наружный диаметр:

; (3.6)

8) Втулочный диаметр:

; (3.7)

9) Относительный диаметр втулки:

; (3.8)

3.3 Оценка прочностного состояния рабочей лопатки последней ступени силовой турбины

1) Температура газа, заторможенного по относительной скорости:

, (3.9)

где

, (3.10)

; (3.11)

.

Итак, .

2) Температура материала лопатки у втулки:

, где (3.12)

- поправка, учитывающая характер радиального температурного поля, теплоотвод в диск и охлаждение лопаток.

Принимаем . Тогда . 3) Уровень нагружения:

, (3.13)

где

- время до разрушения. Принимаем .

Н.

4) Предел длительной прочности материала: - выбирается по графику

Рисунок 3.3.1 – Зависимости Р=f(T_л , ) и _дл =f(P) для жаропрочных материалов

1 – 1Х18Н9Т, 2 – ЭИ388, 3 – ЭИ696, 4 – ЭИ437Б, 5 – ЭИ617,

6 – ЭИ929, 7 – ЖС6-КП, 8 – ЖС6-К, 9 – ЭИ961, 10 – ЭИ481

Таблица № 3.3.1 – Физические свойства материалов лопаток

№	Материал	Максимальные температуры применения, К	Плотность , кг/м3
1	1Х18Н9Т	700-800	7900
2	ЭИ388	870-920	7800
3	ЭИ696	870-1020	7900
4	ЭИ437Б	970-1020	8200
5	ЭИ617	1120-1170	8400
6	ЭИ929	1170	8500
7	ЖС6-КП	1170-1270	8250
8	ЖС6-К	1100-1270	8100
9	ЭИ481	920	7850
10	ЭИ961	700-800	7900

Выбираем для рабочей лопатки последней ступени силовой турбины материал ЖС6-КП. Тогда .

5) Растягивающие напряжения от центробежных сил пера лопатки:

, (3.14)

где - плотность материала лопатки, определяется по [(3), табл. 1] для материала ЖС6-КП.

- коэффициент формы лопатки. Выбирается согласно [(3), стр.8]

.

6) Растягивающие напряжения от центробежных сил, действующие на рабочую лопатку с бандажной полкой:

; (3.15)

.

7) Суммарная величина растягивающих напряжений от центробежных сил с учетом нескомпенсированного остатка изгибных напряжений:

; (3.16)

.

8) Коэффициент запаса длительной прочности для номинального режима:

; (3.17)

.

Т.к. , то прочность будет обеспечена и при работе на эквивалентном режиме, у которого нагрузка понижена по отношению к номинальному режиму. Таким образом, условие прочности для рабочей лопатки последней ступени соблюдается.