3.6 Предварительная оценка кинематических параметров по ступеням турбины
1) Принимаются предварительные значения углов потока на выходе из сопловых аппаратов турбины:
-
для первой ступени;
-
для второй ступени.
-
для третьей ступени.
-
для четвертой ступени.
Принимаем:
;
;
;
.
2) Принимаются предварительные значения кинематической степени реактивности ступеней турбины на среднем диаметре.
Для первых ступеней рекомендуются следующие значения:
;
для последних ступеней:
.
Принимаем:
;
;
;
;
3.7 Оценка прочностного состояния лопатки первой ступени силовой турбины
1) Окружная скорость на среднем диаметре:
;
(3.36)
.
2) Теоретическая работа первой ступени турбины:
,
(3.37)
где
-
коэффициент, учитывающий потери работы
из-за перетекания газа через радиальный
зазор. Величина
для ступеней с бандажными полками и
гребешковым уплотнением на них принимается
равной
.
Принимаем
.
Тогда
.
3) Окружная составляющая абсолютной скорости:
;
(3.38)
.
4) Осевая составляющая скорости:
;
(3.39)
.
5) Окружная составляющая относительной скорости на входе в рабочее колесо 1 ступени турбины:
;
(3.40)
.
6) Относительная скорость на входе в рабочее колесо 1 ступени турбины:
;
(3.41)
.
7) Абсолютная скорость на входе в рабочее колесо:
;
(3.42)
.
8) Температура газа, заторможенная по относительной скорости:
,
(3.43)
где
;
(3.44)
.
.
9) Температура материала лопатки у втулки:
,
(3.45)
где
Принимаем
.
Тогда
.
10) Уровень нагружения:
,
(3.46)
где
-
время до разрушения. Принимаем
.
Тогда
11)
Предел длительной прочности материала:
- выбирается по графику рисунок 3.3.1 в
зависимости от материала лопатки таблица
№ 3.3.1. Выбираем для рабочей лопатки
первой ступени силовой турбины материал
ЖС6-КП. Тогда
.
12) Растягивающие напряжения от центробежных сил пера лопатки:
,
(3.47)
где
-
плотность материала лопатки, определяется
по [(3), табл. 1] для материала ЖС6-КП.
-
коэффициент формы лопатки. Выбирается
согласно [(3), стр.8]
.
13) Растягивающие напряжения от центробежных сил, действующие на рабочую лопатку с бандажной полкой:
;
(3.48)
.
14) Суммарная величина растягивающих напряжений от центробежных сил с учетом нескомпенсированного остатка изгибных напряжений:
;
(3.49)
.
15) Коэффициент запаса длительной прочности для номинального режима:
;
(3.50)
.
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.