41. Степень реактивности, коэффициент теоретической работы и коэффициент расхода

Степенью реактивности называют отношение работы расширения в рабочем колесе к работе расширения всей ступени. При этом в турбинах различают изоэнтропическую и действительную степени реактивности (_тS и _т.д).

Действительной степенью реактивности называют отношение действительной работы расширения в рабочем колесе к действительной работе расширения всей ступени

(8.6)

Действительная степень реактивности связана с действительными значениями скоростей, определяющими треугольник скоростей.

Изоэнтропической степенью реактивности называют отношение изоэнтропической работы расширения в рабочем колесе – к изоэнтропической работе расширения всей ступени – L_тS .

(8.5)

т. e. величина изоэнтропической степени реактивности при известных давлениях на входе и на выходе из ступени ( и р₂) однозначно определяет величину промежуточного давления в осевом зазоре ступени (р₁).

величины _т.д и _тS весьма близки и действит. степень реактивности немного меньше изоэнтропической. они связаны след. соотношением:

Нагруженность элементарной ступени турбины- отношение теоретической работы к квадрату окружной скорости.

Коэффициентом теоретической работы ступени турбины называется величина

(8.8)

где и – относительные значения окружных составляющих абсолютных скоростей в проточной части.

Коэффициент расхода элементарной ступени турбины- отношение абсолютной ск-ти к окружной скорости : .

Совокупность трех вышерассмотренных относительных (безразмерных) параметров (,_т и ) однозначно определяет конфигурацию плана скоростей, относительные (по u) скорости в проточной части и все углы.

Окружная скорость и является важнейшей величиной, определяющей не только газодинамические, но и конструктивные параметры турбин и непосредственно связана с частотой вращения n_т и диаметром турбины D. Ее величина в значительной мере определяет КПД, прочностные показатели и массу турбины, а иногда и необходимость применения охлаждения рабочих лопаток.

42. Выбор и согласование параметров газогенератора гту

Газодинамический расчет турбомашин для ГТД выполняется в три этапа.

На первом этапе выбираются основные исходные параметры: скорости потока и окружные скорости, число ступеней и диаметральные размеры, коэффициенты потерь и распределение работ по ступеням и др.

Второй этап включает детальный расчет компрессора и турбины по среднему диаметру.

На третьем этапе рассчитывают закрутку лопаток турбомашин в нескольких сечениях по радиусу проточной части.

На основе полученных расчетных параметров профилируются и конструируются лопатки компрессора и турбины.

Большинство исходных данных для расчета компрессора и турбины газогенератора известны по результатам термогазодинамического расчета двигателя в стандартных земных атмосферных условиях. Поэтому заданными параметрами для последующих расчетов турбомашин являются:

• стандартные земные атмосферные условия Т_H =Т^*_H =288K,

P_H=P^*_H=101325Па;

• расход воздуха на входе в компрессор G_В = 16,854 кг/с;

• степень повышения давления в компрессоре ;

• температура газа перед турбиной высокого давления К..

Согласование параметров компрессора и турбины ГТД

В основе согласования параметров компрессора и турбины на расчетном режиме лежат следующие три уравнения:

1. Уравнение расходагде G_Г - расход газа на выходе из турбины; G_В - расход воздуха на входе в компрессор; v - коэффициент, учитывающий массу впрыскиваемого топлива и расход воздуха на охлаждение и утечку.

2. Уравнение баланса мощностей турбины и компрессора где N_T - внутренняя мощность турбины; N_K - мощность, потребляемая компрессором; - механический КПД, учитывающий затрату мощности на трение в подшипниках ротора турбокомпрессора и на привод агрегатов.

3. Уравнение частот вращения где п_K ,п_T - частота вращения компрессора и турбины.

Различные методы согласования базируются на использовании комплексных параметров, полученных на основе представленных выше уравнений.

Часто используется так наз-ый пар-р Холшевникова, зависящий от степени повышения давления в компрессоре и от степени подогрева воздуха в двигателе

,, где U_K - окружная скорость на периферии рабочих лопаток первой ступени компрессора, м/с;σ_P - напряжение в корневом сечении рабочей лопатки последней ступени турбины; - коэффициент производительности компрессора; - приведенная скорость за последней ступенью турбины.

В развернутом виде параметр П имеет вид

где - угол потока на выходе из последней ступени турбины;

- коэффициент сохранения полного давления в камере сгорания; - плотность материала лопатки турбины;

Ф - коэффициент формы лопатки турбины, учитывающий степень утончения ее от корня к периферии;

K_G - коэффициент, учитывающий неравномерность поля скоростей по высоте лопатки;

Параметр П связывает основные конструктивные и газодинамические параметры компрессора и турбины с параметрами двигателя () и условиями на входе в двигатель ().

параметр согласования

Он определяет соотношения средних диаметров турбины, компрессора и числа их ступеней. Величина параметра зависит от типа турбокомпрессора в различных ГТД.