Кинематические параметры

Кинематические параметры ступени турбины обычно рассматриваются на её среднем радиусе. Важнейшими из них являются следующие.

Окружная скорость.На среднем диаметре лопаток турбин современных ГТД окружная скоростьu составляет обычно 300 – 400 м/с и в некоторых случаях достигает 450500 м/с.

Направление и величина скорости газа на выходе из ступени.Угол₂на выходе из одноступенчатой турбины или из последней ступени многоступенчатой турбины во избежание повышенных потерь в затурбинном устройстве должен быть близок к 90° и обычно отличается от этого значения не больше, чем на 510°. Для первой и промежуточных ступеней турбины отклонение вектора скоростис₂от осевого направления может быть более значительным (до 20-25°). Абсолютная скорость газа на выходе из ступени может меняться в широких пределах, достигая 300400 м/с, в зависимости от расположения ступени в турбине и температуры газов. Характерной величиной является число Маха на выходе из рабочего колеса, которое для турбин ТРД и ТРДД обычно не превосходит значений= 0,45 ... 0,55, но в последних ступенях ТВД и вертолетных ГТД с целью сокращения их габаритных размеров доводится иногда до 0,650,7.

Параметр u/с₁. Этот параметр характеризует (совместно с углом₁, определяющим направление скорости с₁на выходе из соплового аппарата,

рис. 6.3) кинематику потока (форму треугольника скоростей) перед рабочим колесом. В ступенях турбин авиационных ГТД обычно u/с₁=0,6 ... 0,76.

Коэффициент нагрузки ступени

. (6.18)

Это коэффициент определяет работу, которую можно получить в ступени при данной окружности скорости. В турбинах авиационных ГТД он равен обычно 1,2…1,8, причем большим его значениям соответствуют меньшие значения КПД ступени.

6.6. Потери в ступени турбины и их зависимость от различных факторов

Гидравлические потери, возникающие в лопаточных венцах ступенигазовой турбины, как и в ступени осевого компрессора, принято делить на профильные, концевые (торцевые) и вторичные потери, а также на потери, связанные с наличием радиального зазора. При этом, учитывая наличие у лопаток СА и РК турбины толстых задних кромок, при определении профильных потерь выделяются отдельно так называемыекромочныепотери, связанные с особенностями обтекания толстых задних кромок.

Потери в ступени турбины

В теории турбин принято, помимо коэффициентов потерь в её лопаточных венцах, определяемых в виде отношения гидравлических потерь в них к кинетической энергии газового потока, рассматривать также потери в элементах ступени, отнесенные к располагаемому теплоперепаду.

Запишем уравнение Бернулли для ступени турбины

Учитывая, что гидравлические потери в ступени турбины обычно не превышают 10 … 15 % отL_c_т, а величинаобычно составляет не более 10 % от, то величинойв этом уравнении можно пренебречь. Если, кроме того, разделитьна две составляющих – потери в СА и потери в РК (т.е. положить) и учесть что, как выше принято,, а, то уравнению Бернулли для ступени турбины можно придать вид