Методика расчета многоступенчатой газовой турбины
..pdfРАСЧЕТ ТУРБИНЫ
НА. ЭЛЕКТРОННОЙ ЦИФРОВОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ МАШИНЕ
1.Особенности расчета турбины на ЭЦВМ
Впрограмме предусмотрен выбор числа ступеней турби ны и распределение медду ними теплового перепада. Исполь зование вычислительной машины позволяет обеспечить несколько требований, заложенных в исходные данные для расчета. Например, запас прочности в рабочих лопатках, величину и направление выходной скорости KCz , степень реактивности у корня лопаток. Величина профильных потерь
врабочих лопатках учитывается в зависимости от углов
iA и А
Графические |
зависимости и порядок расчета в з я т |
ив |
|
р а б о т [1 ]. |
!Пакие связи, как |
и |
|
бюо^(Тл>'.орня) |
апроксимированы полиномами третьей |
сте |
|
пени по методу наименьших квадратов [3 ] . Вычисление |
|
||
^ too ===j^*( ~^Л'кория ) |
в самостоятельную подпрограм |
||
му в связи с |
неоднократным обращением к ней. В программе |
используются стандартные подпрограммы, составленные заво-
дом-изготовителем машины, |
такие как |
f x , a*, SUL X (COSXJ, |
|
Qzc^uz X |
[2]. Используемые |
в расчете |
газодинамические |
функции |
П(Л)} ^(Л )} л(П ) |
также представлены отдельной |
подпрограммой.
|
2 . |
Подготовка |
исходных данных и печать |
|||||||||
|
|
|
|
|
результатов |
|
|
|
|
|||
|
Для расчета турбины задастся следующие исходные |
|||||||||||
данные: |
Т0*, |
Р0 |
&г |
|
Н*, |
П , |
Т * , |
Ънор , |
Хс& |
|
||
Если |
турбина |
двухвальная, |
то |
для второй |
турбины необхо- |
|||||||
димо^задать^ H*z , пг , Щ* , |
DH0Pi, АСа |
, а |
значении |
|||||||||
\ |
и |
|
|
принимаются равными значениям |
Т2 и Р2 |
|||||||
на выходе из первой турбины. Расчет ведется для трех |
||||||||||||
значений |
углов |
(Х7 |
и двух |
значений |
для каждой сту |
|||||||
пени |
турбины. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Результаты расчета выдаются в |
следующем порядке: |
||||||||||
|
1. |
Исходные |
данные: |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
То. |
R) ) |
|
у |
J |
-^нар >^с2 |
2. Результаты предварительного расчета:
**
|
|
^ТЫ ) P i |
|
т; |
Ft , |
1 |
0, Ъср , hs£ J UcP , |
6P ’ |
|
||||||
Кб>. ^с2 » JVi |
> С |
, .K |
U I, |
L |
L* |
> |
|
; |
7* |
||||||
LTUR>L7Ujj |
|
Ч |
й,; |
||||||||||||
|
|
3 . Результаты |
расчета ступени для трех |
значений |
|||||||||||
угла |
|
: f t p |
> Ucp ) |
|
^ср } |
J |
) h'Pi |
> |
|
|
|
|
|||
|
|
* |
, ы г |
т* |
|
|
|
|
|
|
|
р * |
г * |
||
Ч |
: |
|
|
|
|
|
|
) |
|
||||||
|
) >2 |
|
^с2 ’ f*2 > ^ Wz ’ |
^ > ^2 |
|
>2. |
|||||||||
|
1 Ч |
■ |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Йг> |
ч |
h p |
, |
в Р> |
^в’р > |
}( ) |
|
|
|
|
|
|
|||
для двух |
значений угла |
|
результаты выдаются, |
начиная |
|||||||||||
с |
сХ2 |
; |
остальные параметры берутся из предыдущего столбца. |
||||||||||||
|
|
Кавдая ступень печатается на отдельном листе. |
|||||||||||||
Любой вариант расчета первой ступени может быть принят с |
|||||||||||||||
любым из |
вариантов |
|
последующей |
ступени. Критерием для |
выбора варианта турбины является плавность меридиональ
ного сечения проточной части.
На стр. 44 представлены результаты расчета двух-
вальной трехступенчатой турбины с помощью ЭЦВМ. Так как на печать выдается несколько удовлетворяющих исходным
данным вариантов расчета турбины, то для выбора опти
мального варианта целесообразно результаты расчета пред
ставить таблицей (стр. 28 ).
Невиданные на печать промежуточные значения расчет ных величин необходимо вычислить по приведенным 'в таблице
формулам.
При выборе окончательного варианта турбины необхо
димо учесть |
величину к |
.п .д ., |
запасы прочности |
K# , про |
точную часть |
и др. При |
к#р < |
1,5 в конструкции |
турбины |
предусмотреть охлаждение. По окончательному варианту
строятся треугольники скоростей на среднем диаметре каж дой ступени и проточная часть турбины. Для одной иэ сту пеней рассчитывается закрутка лопаток и строится график изменения параметров по высоте лопатки (р и с.6 ).
№
пп
1
2
3
4
5
б
7
8
1У. ПРИМЕР РАСЧЕТА. ДВУХВАЛЫЮЙ ТРЕЖОТЕНЧАТОЙ ТУРБИНЫ
1. Расчет по среднему диаметру
Исходные данные
Определяемая величина
т0*
р ;
Gr
*
Рт
п
Еденицы |
Первая |
Вторая |
измерения |
турбина |
Турбина |
°абс |
1310 |
- |
кг/см^ |
13,675 |
- |
кг/сек |
56,45 |
- |
ккал/кг |
70,6 |
59 |
об/мин |
11700 |
8450 |
< |
- |
2,735 |
2,87 |
^нар |
м |
0,7 |
0,776 |
Кс2 |
- |
0 ,6 |
0 ,7 |
№
пп
1
2
3
4
сг
0
|
|
Предварительннй расчет |
|
|
Определяемая величина |
Еденицы |
Первая |
Вторая |
|
|
|
измерения |
турбина |
турбина |
L - |
Нт |
кгм/кг |
30146 |
25193 |
|
а |
|
|
|
*
L - Ь
LT« »ЗаЗ
*Р*
Р__ *0
&т*
|
II |
а "1* 1 |
^ 2 |
|
[7 |
— |
|
Gr f i T |
|
|
гГ |
4 |
||
S |
|
Pf y f a c j m |
S in d 2 10А |
|
31079 |
25972 |
j |
|
|
кг/см2 ! |
5,00 |
1,743 |
°к |
1055 |
842 |
«2 |
0,116 |
0,2704 |
м |
б |
Р « - Р , Ч 2 . ЛГ- | г , Д г |
кг/см2 4 ,05 /0 ,29 6 /1,35 7 |
1 ,305/0,262/1,414 |
ЕШ |
Определяемая величина |
||||
|
|
|
|
|
|
7 |
Ct |
“ |
^ кРо |
|
|
|
|
||||
8 |
dt |
- A a — |
J j |
|
|
|
|
|
^нар |
| |
КВнор |
9 |
п |
|
Vcp |
t+ d B |
|
у |
|
~ |
1~3t |
|
|
|
|
|
|||
10 |
D |
|
д |
д |
|
|
СР |
|
1+Q |
v nop |
|
11 |
L |
_ |
2>СР |
|
|
П(, |
|
д |
|
|
|
|
|
|
|
||
12 |
11 |
|
тс Dcp а |
|
|
и°Р' |
Ш |
|
|
||
|
|
|
Еденицн |
Первая |
Вторая |
измерения |
турбина |
Турбина |
м/сек |
889 |
832 |
- |
0,835 |
0,654 |
- |
11,18 |
4,78 |
м |
0,6425 |
0,642 |
|
0,0575 |
0,134 |
м/сек |
393,6 |
284 |
13 |
б р = 0 ,7 5 I04 П2 F& |
кг/см2 |
1191 |
1448 |
В |
Определяемая величина |
|
||||
пп |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
14 |
Т * — Ti |
+- |
Wcp |
|
||
15 |
|
|
|
* |
|
|
^Л‘К О Р Н я |
|
^ |
^~W1 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
16 |
<о100 |
( |
по |
рис. |
1 |
) |
17 |
_ |
|
0 0 |
|
|
|
Кбр |
вр |
|
|
|
||
|
|
|
|
|||
18 |
J ° c p |
( |
ПО |
рис. |
2 |
) |
19 |
0кр2 — IS, |
Тв |
|
|
Еденицы |
Первая |
Вторая |
измерения |
турбина |
турбина |
°к |
1122 |
877 |
°к |
1066 |
833 |
кг/см2 |
1822 |
6300 |
- |
1,53 |
4,33 |
- |
0,144 |
0,335 |
м/сек |
589 |
526 |
20 |
Сг — ^кр2 ^-С2 |
354 |
368 |
ш |
Определяемая величина |
пп |
|
21 |
|
22 |
= 2 Co.sd 2C2+Z (1-ftp) |
23 |
|
24- ( W
25Принимаем i число ступеней
26Принимаем работу последней ступени L TUL
27 |
/* |
_ |
L' 0t |
У |
^ |
|
и* |
|
|
|
|
|
||
28 |
Работа |
первой |
ступени ц ти_ |
|
|
|
П |
турбины |
|
29 |
Й |
|
^ти |
^ |
Ьг"1 |
|
М* |
|
|
|
|
|
Еденицы |
Первая |
Вторая |
|
измерения |
турбина |
турбина |
|
|
0,90 |
1.3 |
|
- |
1,87 |
1,51 |
|
кгм/кг |
29520 |
12436 |
, |
- |
1,28 |
2,15 |
|
- |
1 |
2 |
|
кгк/кг |
31079 |
11543 |
|
- |
1,97 |
1.4 |
|
кгм/кг |
|
14429 |
|
- |
- |
1,76 |
|
Расчет ступеней турбины
ш
ш О п р е д е л я е м а я в е л и ч и н а
1 |
л |
и |
2?
ити
3fop
4Чср
5дер
б |
Ciu+ C2u |
L*TU f |
|
2 |
|
2 ЦСр |
|
|
|
||
7 |
2 |
— Ucp(l fc p ) |
|
8 |
Ciu |
2иар + Ucp{l f cp) |
|
|
|||
9 |
c 2« |
|
“ v l 1 J V ) |
|
|
Бденицы |
Первая |
Вторая тур бича |
||
измерения |
турбина |
|||
|
|
|||
с |
т у п е н и |
|
||
|
П |
|||
|
1 |
1 |
||
кгм/кг |
31079 |
14429 |
11543 |
|
- |
1,97 |
1,76 |
1.4 |
|
- |
0,144 |
0,285 |
0,335 |
|
м/сек |
393,6 |
284 |
284 |
|
м |
0,6425 |
0,642 |
0,642 |
|
м/сек |
387 |
249 |
199 |
|
|
337 |
203 |
189 |
|
|
724 |
432 |
388 |
|
|
50 |
46 |
10 |
1
пп
10
и
12
13
14
15
16
Оп р е д е л я е м а я
ве л и ч и н а
(задаемся)
Cos о {1
Si-ii
Г — ^1Ц
|
COSO , |
Ci0 — Ci Sin<^1 |
|
a Kpo= U ,1 3 J T ? |
|
Л - |
Cl |
С» |
a KPo |
Еденицы |
Первая |
турбина |
|
|
Вторая |
турбина |
|
|
|
с |
т |
у |
п |
<е н |
и |
|
|
измерения |
|
П |
||||||
|
1 |
|
|
1 |
|
|||
|
|
|
|
|
||||
град |
20 |
|
24 |
|
32 |
34 |
38 |
40, |
- |
0,940 |
|
0,914 |
|
0,848 |
0,829 |
0,788 |
0,766 |
- |
0,342 |
|
0,407 |
|
0,530 |
0,559 |
0,616 |
0,643 |
u/ceic |
770 |
|
792 |
|
533 |
545 |
492 |
507 |
|
264 |
|
323 |
|
283 |
305 |
303 |
326 |
|
656 |
|
656 |
|
589 |
589 |
555 |
555 |
- |
1,174 |
|
1,208 |
|
0,905 |
0,926 |
0,888 |
0,913 |
17 |
- |
1,210 |
1,246 |
0,933 |
0^954 |
0,916 |
0,942 |
18 |
- |
0,4154 |
0,3934 |
0,6084 |
0,5953 |
0,6205 |
0,6027 |
nc ~ |
f (A t) ) |
|
|
|
|
|
|
19 |
|
0,392 |
0,3676 |
0,5885 |
0,5734 |
0,6005 |
6,5820 |
П" , = / ( * с н ) |
|
|
|
|
|
|
|
20 |
- |
0,965 |
0,9514 |
0,9894 |
0,9935 |
0,9853 |
0,9910 |