Расчет геометрии турбинной решетки

2. Околозвуковое течение.

; ; .

_{Параметры пара в горле канала}

По h,s – диаграмме определяем критические параметры пара и V_*

Тогда тепловой перепад до критических параметров и скорость потока в горле канала

Угол выхода потока из сопел и угол отклонения

Если , то ;

Если , то использовать суживающиеся решетки нельзя, необходимо применение расширяющихся сопел.

Площадь проходного сечения сопел (в горле) определяется по уравнению расхода:

Расчет геометрии турбинной решетки

3. Сверхзвуковое истечение.

( ) ; ; .

По уравнению расхода определяется площадь сопла в узком сечении, а площадь выходного сечения сопла определяем по уравнению неразрывности:

Степень расширения сопла

Расчет геометрии турбинной решетки

Высота решетки

Дальнейший расчет не зависит от режима течения.

Высота решетки определяется из геометрических соотношений

, где е – степень парциальности ступени.

Предварительно определяется произведение

Расчет геометрии турбинной решетки

Высота решетки

В дальнейшем следует проанализировать значение и принять решение о том, какой подвод пара к соплам будет применяться: полный или частичный (парциальный).

Принято, что высота решетки должна быть мм.

В противном случае наблюдается смыкание зон концевых потерь и потери в решетке многократно увеличиваются.

Таким образом, если мм, то принимается е=1.

Если мм, то необходимо определить оптимальную степень парциальности , где [см].

Высота решетки

Для рабочих лопаток степень парциальности всегда равна 1.

Расчет геометрии турбинной решетки

Выбор профиля

Выбор типа профиля осуществляется по Дейч М.Е., Филиппов Г.А., Лазарев Л.Я. «Атлас профилей решеток осевых турбин».

Исходными данными для этого являются: , , .

Приоритеты выбора:

1. Назначение решетки: С – сопловая решетка; Р – рабочая.

2. Режим течения А, Б, Р -

3. Эффективный угол выхода -

4. Скелетный угол входа -

Расчет геометрии турбинной решетки

Выбор профиля

Выбрав профиль, необходимо записать его табличные характеристики

, , , ,

Значение указывается в некотором диапазоне (например, 0.75÷0.82).

Из указанного диапазона принимается любое значение и сохраняется постоянным во всех последующих расчетах.

В общем случае, действительные характеристики профиля не совпадают с табличными.

Например, хорда профиля определяется из условия прочности решетки. Для ее определения необходимо выполнить специальные расчеты на прочность.

Расчет геометрии турбинной решетки

Угол установки профиля

_{Угол установки профиля определяется в зависимости от} α_1Э и

_{Для расширяющихся решеток он зависит, кроме того, от степени расширения сопла f.}

С помощью изменения угла α_У устанавливается необходимый расчетный угол выхода потока.

В большинстве случаев графики линейны.

Расчет геометрии турбинной решетки

Хорда профиля и ширина решетки

Хорда и (или) ширина решетки принимают исходя из опыта проектирования. Поскольку эти параметры взаимосвязаны, можно задаваться как хордой , так и шириной решетки .

Ширина решетки в турбинах может изменяться в пределах [мм]:

Чем выше параметры пара и чем больше тепловой перепад, тем больше значение .

Задаемся действительной шириной решетки и определяем хорду профиля, абсолютный шаг решетки и число каналов:

Расчет геометрии турбинной решетки

Хорда профиля, ширина решетки и число сопел

В общем случае, - не целое число, поэтому его необходимо округлить до целого Z₁:

• для СР – до ближайшего целого четного;

• для РР – до ближайшего целого.

Обратным расчетом необходимо уточнить геометрические характеристики:

Расчет геометрии турбинной решетки

Коэффициент расхода

Получив геометрические характеристики, следует уточнить коэффициент расхода, принятый ранее.

определяется по графику в зависимости от (см. ранее).

Если полученное значение отличается от ранее принятого более, чем на 1,0%, то за истину необходимо принять полученное значение и вернуться к определению площади проходного сечения .

Как правило, второго приближения оказывается достаточно.