4. Выбор типа осевого компрессора, определение его характеристик и основных размеров методом моделирования

   1. Исходные данные

Параметры натурного компрессора	Параметры модельного компрессора ГТУ-200

2. Определение точки моделирования

1. Требуемы значения в расчетной точке модельного компрессора:

2. В точке моделирования значения параметров равны:

3. Коэффициент запаса устойчивости будет равен 1.3.

На рис. 4.1. изображена универсальная зарактеристика компрессора ГТУ-200 ( ).

Рис. 4.1. универсальная зарактеристика компрессора ГТУ-200 ( )

4. Определим масштаб моделирования:

где — политропический КПД компрессора, значение которого принимаем 0,88.

5. Массовый расход модельного компрессора в точке моделирования:

6. Степень повышения давления предвключенной группы ступеней:

7. Суммарная степень повышения давления проектируемого компрессора:

8. Так как превышает заданное значение , то необходимо снять соответствующее количество ступеней в конце проточной части.

Определим количество ступеней, которое необходимо снять:

Требуемое условие — соблюдается.

9. Наружный диаметр рабочего колеса первой предвключенной ступени компрессора:

где — отношение диаметра втулки рабочего колеса к его

наружному диаметру;

— коэффициент расхода 1ой ступени;

— газовая постоянная воздуха;

10. Число ступеней предвключенной группы:

где — изоэнтропический напор, создаваемый предвлюченной группой

ступеней:

— средний напор, создаваемый одной ступенью предвключенной

группы:

где — средний коэффициент напора ступени;

— коэффициент взаимного влияния ступеней;

— средняя окружная скорость на периферии рабочих лопаток

предвключенной группы ступеней:

11. Суммарный КПД комбинированной проточной части:

3. Вывод:

Натурный компрессор с параметрами может быть создан на базе модельного компрессора ГТУ-200 с точкой моделирования путем:

1. Полного геометрического моделирования основной группы ступеней с коэффициентом подобия

2. Снятия на входе группы предвключенных ступеней и

и группы концевых ступеней с и

При этом КПД комбинированной проточной части компрессора составит

5. Определение числа ступеней и основных геометрических размеров проточной части газовой турбины

   1. Исходные данные для проектирования проточной части газовой турбины

2. Определение числа ступеней газовой турбины

1. Предельно допустимая по условиям прочности и экономичности удельная работа, развиваемая одиночной турбинной ступенью:

где — коэффициент нагрузки ступеней;

— средняя окружная скорость турбин на ступени;

— коэффициент учитывающий влияние радиального зазора

между лопатками ступени и статором;

2. Рассчитаем в первом приближении число ступеней турбины:

3. Уточненное распределение удельной работы:

3. Определение основных размеров последней ступени с учетом выходного диффузора

1. Энтальпия газа на выходе из диффузора:

где — полная энтальпия газа на выходе из турбины;

— скорость потока на выходе из диффузора;

2. Статическое давление газа:

Используя таблицы газодинамических функций найдем:

По =>

По =>

3. Энтальпия потока на выходе из диффузора для процесса сжатия в нем по обратимой :адиабате:

где — КПД диффузора;

— изоэнтропический теплоперепад в диффузоре;

— скорость выхода потока из последней турбинной ступени;

— осевая составляющая скорости;

— угол выхода потока из последней ступени ;

4. Статическое давление потока газа на выходе из последней ступени:

По =>

По =>

5. Рабочий процесс в выходном диффузоре турбины:

Рис.5.1. Рабочий процесс в выходном диффузоре турбины

6. Площадь кольцевого сечения на выходе из последней ступени:

где — удельный объем газа на

выходе из последней ступени;

По =>

— газовая постоянная сухих продуктов сгорания;

7. Длина рабочей лопатки последней ступени:

где — средняя окружная скорость рабочего колеса последней

ступени;

— скорость

потока газа при изоэнтропическом расширении;

— теплоперепад, срабатываемый на последней ступени;

По технологическим соображениям что

соответствует

8. График зависимости и от величины и график зависимости представлены на рис.5.2.

Рис.5.2. График зависимости и от величины и график зависимости

9. Определим напряжения растяжения в корневом сечении рабочих лопаток последней ступени:

где — плотность материала рабочих лопаток, выбрав сталь 20X13Ш;

— угловая скорость рабочих лопаток;

— коэффициент разгрузки лопатки переменного сечения, который зависит от отношения площади поперечного сечения лопатки на периферии и у корня и принятого закона изменения площади сечения по радиусу;

10. Допустимое напряжение в корневом сечении рабочих лопаток последней ступени:

где — предел длительной прочности материала лопаток, определяемый по учебнику Жирицкого Г. С.;

— коэффициент запаса прочности по растяжению;