Определение внутренней мощности ступени

Использованный теплоперепад ступени:

H_i=E₀_oi=31,400,826=25,94 кДж/кг.

Внутренняя мощность ступени:

N_i=GH_i =110.5425,94=2867 кВт.

Энтальпия пара в камере за ступенью:

h_к=h₀-H_i=3273-25,94=3253,06 кДж/кг.

Последующий детальный расчёт ЦВД приведен в сводной таблице. Во всех ступенях, кроме последней, предполагается полное использование выходной скорости с₂. Треугольники скоростей ступеней отсека представлены в приложении 5. При детальном расчёте остальных ступеней отсека принимаем постоянным корневой диаметрd_к=0,783 м; степень реактивности у корня рабочих лопаток_к=0,05; угол выхода_э1=12; хорды профиля сопловой решёткиb₁=80 мм; хорды профиля рабочей решёткиb₂=60 мм. Весь расчёт ведётся по среднему диаметру. Относительный внутренний КПД ступени оказался не очень высоким (_oi<0,89), что объясняется большими хордами лопаток, особенно сопловой.

V. Расчет последней нерегулируемой ступени Расчёт сопловой решетки

Начальные параметры пара: p₀=2,35 МПа;t₀=336C;v₀=0,114 м³/кг;h₀=3097 кДж/кг. Средний диаметрd_cр=0,894 м; скорость входа потока с₀=45,2 м/с.

Давление торможения перед ступенью:

Располагаемый теплоперепад Н_о=31,16 кДж/кг; располагаемый теплоперепад от параметров торможенияН_о=32,18 кДж/кг; изhs-диаграммыh₀=3079 кДж/кг.

Фиктивная изоэнтропийная скорость:

Окружная скорость:

u=dn=3,140,89450=140,4 м/с.

Степень реактивности корневая _к=0,05, средняя _ср=0,252.

Располагаемый теплоперепад сопловой решетки:

Энтальпия пара за соплами при адиабатическом течении:

h_1t=h₀-H_oc=3098-24,07=3073,93 кДж/кг.

Из hs-диаграммы p₁=2,15 МПа, v_1t=0,122 м³/кг.

Теоретическая скорость на выходе из сопловой решетки:

Число Маха:

Так как режим течения в сопловой решетке дозвуковой, проходная площадь её горловых сечений:

₁-коэффициент расхода,₁=0,967-принимаем предварительно.

Высота сопловой решетки:

Принимаем угол выхода потока из сопловой решетки ₁=12. По этому углу и числуM_1t=0,376 из атласа профилей выбираем профиль сопловой решетки С-90-12А, рассчитанный на дозвуковые скоростиM_1t до 0,85.

По характеристике сопловой решетки определяем: t_опт=0,8;b₁=80 мм.

Шаг решетки:

t=t_оптb₁=0,80,08=0,064 м.

Количество лопаток в сопловых решетках:

Уточним значение относительного шага t_отн=0,798.

Действительная скорость на выходе из сопловой решетки:

c₁=c_1t=0,947219,4=207,8 м/с

Относительная скорость на выходе:

Определяем ₁по формуле:

₁=3430.

Потери энергии на сопловой решетке:

Энтальпия пара за соплами при действительном истечении:

h₁=h_1t+H_c=3073,93+2,48=3076,41 кДж/кг.

Расчёт рабочей решетки

Высота рабочей решетки:

Располагаемый теплоперепад рабочей решетки:

Теоретическая относительная скорость пара на выходе из рабочей решётки:

Энтальпия пара за рабочей решёткой при адиабатическом течении:

h_2t=h₁-H_ор=3076,41-8,11=3068,3 кДж/кг.

Из hs-диаграммы p₂=2,10 МПа, v_2t=0,125 м³/кг.

Выходная площадь:

₂=0,937-коэффициент расхода.

Угол выхода ₂определяем по формуле:

Число Маха:

По углу ₂и числу М_2t выбран по атласу профиль рабочей решетки первого ряда Р-23-17А. По характеристике сопловой решетки определяем:t_опт=0,65;b₂=60 мм.

Шаг решетки:

t=t_оптb₁=0,650,06=0,0390 м.

Количество лопаток в сопловых решетках:

По значению l₂определяем коэффициент скорости рабочих решёток:=0,937.

Действительная относительная скорость пара на выходе из рабочей решетки:

w₂=w_2t=0,937148,5=139,1 м/с.

Абсолютная скорость пара на выходе из решетки:

Угол направления скорости с₂:

₁=10050`.