2.4 Расчёт проточной части турбины низкого давления

2.4.1 Расчёт второй ступени тнд

Расчёт второй ступени ТНДпроизводим в той же последовательности, что и второй ступени ТВД.

Располагаемый перепад энтальпий на вторую ступень ТНД а полный с использованием энергии предыдущей ступени

Расход газа через ступени ТНД

Уточнённое значение ометаемой площади рабочих лопаток ТНД

Окружная скорость у корня ступени из условия осевого выхода потока

Корневой диаметр ступени

Разность корневых диаметров ТВД и ТНД составляет

Внешний диаметр рабочих лопаток

Средний диаметр рабочих лопаток

Высота рабочих лопаток

Окружная скорость

.

Отношение

Как и для ступеней ТВД, предполагаем выполнение облопачивания ТНД закрученным по закону, близкому к закону постоянной циркуляции (потенциального вихря), т.е. c_z=const;rc_u=idem; значения осевых скоростей примем равными с_1z= 180 м/с и с_2z= 220 м/с, учитывая большую разность высот направляющих и рабочих лопаток, обусловленную значительным перепадом энтальпий в ТНД и быстрым изменением удельного объема в конце расширения в турбине.

В корневом сечении окружная составляющая абсолютной скорости потока в предположении осевого выхода потока из ступени

Абсолютная скорость выхода потока

Перепад энтальпий в направляющем аппарате

Перепад энтальпий в рабочем колесе

Степень реактивности у корня ступени

Угол выхода потока

Относительная скорость газа на входе в рабочее колесо

Угол входа потока в рабочее колесо

Относительная скорость газа на выходе из рабочего колеса

Угол выхода потока из рабочего колеса

Окружная составляющая абсолютной скорости выхода газа из рабочего колеса

с₂^’≈c_2z = 220 м/с, т.е. у корня ступени обеспечивается близкий к осевому выход потока.

Среднее сечение ТНД.

Примем в первом приближении

d₁₄=d₂₄– 0,009 = 1,808 – 0,009 = 1,799м.

Окружная скорость на этом диаметре

Окружная составляющая абсолютной скорости потока

Абсолютная скорость выхода потока

Перепад энтальпий в направляющем аппарате

Перепад энтальпий в рабочем колесе

Степень реактивности на среднем диаметре

Зная h₂₄, по диаграмме состояния газа определим параметры газа на среднем диаметре, отложив от конца процесса ступени отрезокh₂₄(рисунок 4)

Т₁₄= 867,060 К; υ₁₄= 1,912 м³/кг;p₁₄= 0,130 МПа.

Найденному удельному объёму соответствует площадь кольца, занятого направляющими лопатками ступени ТНД

Внешний диаметр направляющего аппарата ступени ТНД

Средний диаметр направляющего аппарата

что совпало с ранее принятым значением.

Окружная скорость на этом диаметре

Высота направляющих лопаток

Угол выхода потока

Относительная скорость газа на входе в рабочее колесо

Угол входа потока в рабочее колесо

Относительная скорость газа на выходе из рабочего колеса

Угол выхода потока из рабочего колеса

Окружная составляющая относительной скорости выхода газа из рабочего колеса

w_24u = w₂₄·cos β₂₄ = 392,154·cos33,831° = 328,248 м/с.

Окружная скорость на среднем диаметре рабочего колеса

Окружная составляющая абсолютной скорости выхода газа из рабочего колеса

т.е. выход потока близкий к осевому.

Расчёт периферийного сечениявторой ступени ТНД ведём в той же последовательности, что и для среднего сечения, с учётом различных значений окружных скоростей в осевом зазоре и за рабочим колесом, а именно

, т.е. у корня ступени обеспечивается близкий к осевому выход потока.

По найденным значениям в трех сечениях второй ступени ТНД величин строим графики изменения по высоте лопаток всех параметров потока и треугольники скоростей.

Рисунок 7(а) – Изменение скорости потока по высоте лопаток ТНД

Рисунок 7(б) – Изменение углов потока по высоте лопаток ТНД

Рисунок7(в) – Изменение степени реактивности потока по высоте лопаток ТНД

Рисунок 8 – Треугольники скоростей в трех сечениях второй ступени ТНД (1 мм - 10 м/с).