3Определение размеров диффузора

За турбиной располагается диффузор осерадиального типа со степенью диффузорности n = 2. Задача расчёта диффузора сводится к определению длины его средней линии при заданном угле раствора эквивалентного диффузора γ = 18º.

Площадь входного сечения диффузора

F_1д = π·d_z·l_1д = π ·1,828·0,285 = 1,638 м²,

где d_z = d₂₃ = 0,828 м;

l_1д = l_z + Δ_д^’ + Δ_д^’’ = 0,238+ 0,1·0,238 + 0,1·0,238 = 0,285 м.

Площадь выходного сечения диффузора

Длина средней линии диффузора находится по эквивалентному прямому диффузору. Принимаем F_1дэ=F_z=S_z= 1,365 м², тогда

Аналогично F_2дэ=F_2д= 2,731 м²

В результате

Ширина канала на выходе осерадиального диффузора l_2днаходится по уравнению неразрывности с соблюдением принятой степени диффузорности:

где d_2д= 2,3 принят из конструктивных соображений.

4 Определение потерь энергии и к.П.Д.

Потери энергии в направляющих и рабочих решётках определяются по формулам

причём значения ξ₁и ξ₂берутся осреднёнными по высоте лопаток, т.е. с учётом вторичных перетеканий на концах лопаток (в корневой и периферийной областях межлопаточных каналов). В настоящем расчёте принятоξ₁ = 0,06иξ₂ = 0,08.

Потери от протечек через осевые и радиальные зазоры у периферии всех четырёх ступеней определяются по формуле

при а = 0,6как для ступени с уступом. Все четыре ступени имеют уступ и сотовое уплотнение по торцам рабочих лопаток. Сотовое уплотнение практически не меняет коэффициент расхода через радиальный зазор по сравнению с гладкой поверхностью корпуса, но позволяет сделать его минимально возможным в реальных условиях монтажа турбиныδ_min ≥ 0,001. Для ступеней ТВДδпринят равным1,5 мм, а для ТНД –δ = 2,0 мм.

Потери от протечек у корня для первых ступеней ТВД и ТНД отсутствуют (направляющие лопатки заделаны во внутренние кольца корпуса). Для вторых ступеней ТВД и ТНД они находятся по формулам

Потери на трение диска о газ вычисляются по формулам

К.п.д. ступени определяется по формуле

Результаты расчётов потерь энергии и к.п.д. сведены в таблицу 3. Значения соответствующих расчётных величин принимаются для средних диаметров ступеней (таблица 2).

Таблица 3 – Потери энергии и КПД ступеней

Расчётная величина	ТВД		ТНД
Расчётная величина	1 ст.	2 ст.	3 ст.	4 ст.
Теоретическая скорость выхода потока из НА c_1t, м/с	634,874	617,852	583,833	564,129
Коэффициент потерь энергии в НА ξ₁	0,06	0,06	0,06	0,06
Потери энергии в НА , кДж/кг	12,092	11,452	10,226	9,547
Теоретическая скорость выхода потока из РК w_2t, м/с	403,250	412,790	388,500	398,911
Коэффициент потерь энергии в РК ξ₂	0,08	0,08	0,08	0,08
Потери энергии в РК , кДж/кг	6,504	6,816	6,037	6,365
Радиальный зазор по рабочим лопаткам , мм	0,8	0,8	0,8	0,8
Относительный радиальный зазор по рабочим лопаткам	0,0207	0,0129	0,0123	0,0084
Потери энергии у периферии ступени , кДж/кг	8,955	6,426	5,643	4,332
Давление перед ступенью , МПа	1,192	0,694	0,379	0,202
Давление торможения перед ступенью , МПа	1,2695	0,742	0,423	0,236
Давление в осевом зазоре , МПа	0,742	0,423	0,236	0,124
Удельный объём торможения перед ступенью , м³/кг	0,313	0,481	0,752	1,192
Число гребней уплотнения по направляющему аппарату z, шт	-	8	-	8
Радиальный зазор по гребням НА , мм	-	1,5	-	1,5
Диаметр уплотнения в НА , м	-	1,1046	-	1,5667
Площадь радиального зазора в НА , м²	-	0,0052	-	0,0074
Коэффициент расхода μ	-	0,8	-	0,8
Величина утечек у корня ступеней , кг/с	-	1,356	-	0,628
Потери энергии от протечек у корня ступени , кДж/кг	-	0,799	-	0,324
, Вт	103,509	73,231	83,051	52,524
Потери энергии на трение диска , кДж/кг	0,901	0,619	0,675	0,427
Сумма потерь энергии в ступени , кДж/кг	28,453	26,112	22,581	20,995
Использованный перепад энтальпий в ступени h, кДж/кг	172,377	174,718	157,951	159,536
Располагаемый перепад энтальпий в ступени h₀, кДж/кг	200,830	200,830	180,531	180,531
К.П.Д. ступени η_ст	0,858	0,870	0,875	0,884