2.2 Газодинамический расчёт осевой турбины

2.2.1 Согласование параметров компрессора и турбины

Целью расчёта является определение проходных сечений сопловых и рабочих венцов всех ступеней, геометрических характеристик направляющих и рабочих лопаток вдоль радиуса.

Привожу пример расчета для ТВД.

Кольцевая площадь на входе в СА ТВД:

где С_а0 = 140,000 м/с – скорость потока на входе в СА ТВД

где q(λ_Сa0) = 0,334 – определяем по таблицам ГДФ.

Кольцевая площадь на выходе из ТВД:

где С_аТ = 150,000 м/с – осевая составляющая скорости потока на выходе из РК ТВД

где q(λ_СaТ) = 0,383 – определяем по таблицам ГДФ.

По выбранной величине , определяем высоту рабочей лопатки по выходной кромке последней ступени турбины:

Средний диаметр на выходе из ТВД:

Периферийный диаметр на выходе из турбины ВД:

Втулочный диаметр на выходе из турбины ВД:

Высота сопловой лопатки на входе в турбину ВД:

Средний диаметр на входе в турбину:

Периферийный диаметр на входе в турбину:

Втулочный диаметр на входе в турбину:

С учётом заданных оборотов турбокомпрессора определяем окружную скорость на среднем диаметре турбины:

Выбрав конструкционный материал рабочей лопатки турбины, оцениваем уровень напряжений от растяжения:

где:

ε_т – величина, определяющая уровень напряжений в лопатке;

ρ – плотность материала лопатки;

κф – коэффициент формы лопатки.

Определяю число ступеней турбины:

где Х*т =0,481 (по рекомендации).

После округления до целого числа получается, что Z_Т = 1.

Нахожу уточнённое значение Х*т:

_{Пример расчёта приведён только для ТВД. Расчёт ТНД и СТ осуществляется аналогично. Все результаты приведены в таблице 2.3.}

_{Таблица 2.3 – Согласование параметров компрессора и турбины}

Параметр	Единица измерения	Результат
		ТВД	ТНД	СТ
Са0	м/с	140	150	165
F0	м2	0,060	0,116	0,179
H*Т S	кДж/кг	323,768	228,976	396,453
СаТ	м/с	150	165	180
FТ	м2	0,118	0,194	0,657
Dср/hт вых	–	8,000	6,000	8,000
hт вых	м	0,069	0,101	0,162
DсрТ	м	0,549	0,608	1,294

Окончание таблицы 2.3

DтТ	м	0,617	0,710	1,456
DвтТ	м	0,480	0,507	1,132
hт вх	м	0,035	0,061	0,063
Dср вх	м	0,549	0,608	1,294
Dт вх	м	0,583	0,669	1,357
Dвт вх	м	0,514	0,548	1,231
UТ ср	м/с	433,725	349,467	358,975
X*T	–	0,481	0,481	0,580
Z'Т	–	0,816	0,889	2,101
ZТ	–	1,000	1,000	2,000
X*T	–	0,532	0,510	0,566