3. Ориентировочный расчет регулирующей ступени.

Принимаем регулирующую ступень одновенечной по величине теплового перепада на регулирующую ступень 70-100 кДж/кг и по прототипу проектируемой турбины. Выбираем тепловой перепад регулирующей ступени Hрег=90 кДж/кг.

Степень реакции для одновенечных ступеней: ρ=0.05-0.12 (см. [1] стр.12). Принимаем ρ=0.1.

На диаграмме от точки 0' откладывается теплоперепад, срабатываемый в соплах ступени.

Располагаемый тепловой перепад в соплах:

90(1-0.1)=81 кДж/кг

и в самой ступени Н₀^РС =90 кДж/кг.

Таким образом находятся параметры в т. 1 и 2 на h, s – диаграмме.

Находятся изобары P₁^РС (давление за соплами): P₁^РС=9.59 МПа, и Р₂^РС (давление за ступенью): P₂^РС =9.33 МПа.

Для ориентировочного расчета задаемся углом наклона сопел и отношением U/C₀.

Отношение U/C₀ принимаем:

U/C₀=0.38 (оно должно лежать в пределах 0.38-0.45 для одновенечных регулирующих сутупеней, см. [1], стр.13).

Условная теоретическая скорость истечения, рассчитанная по всему теплоперепаду регулирующей ступени:

424 м/с (см. (1.15) из [1])

Теоретическая скорость истечения из сопл:

403 м/с (см. (1.17) из [1])

Окружная скорость на среднем диаметре:

U=C₀· U/C₀=424·0.38=161 м/с (см. (1.18) из [1])

Средний диаметр регулирующей ступени:

d_рс=U/(n) (см. (1.19) из [1])

Тогда получаем

d_рс=161/(3.1450)=1.026 м

Задаемся эффективным углом сопловой решетки регулирующей ступени:

=15º

Произведение степени парциальности на высоту сопловой решетки:

(м), где

- определяется по h, s – диаграмме по состоянию в конце теоретического процесса истечения из сопл;

μ₁ – коэффициет расхода сопл (см. [1] пояснения к формуле (1.20).

Для одновенечной регулирующей ступени оптимальная степень парциальности:

Тогда высота сопловой решетки:

=27 мм .

4. Определение размеров первой нерегулируемой ступени.

Расчет производим в следующем порядке: задаемся рядом перепадов ступени, задаемся значениями степени реакции, х_0Ι, выбирается угол потока за сопловой решеткой; для каждого теплового перепада определяется: условная (фиктивная) скорость, окружная скорость, средний диаметр ступени, теплоперепад, срабатываемый в соплах первой ступени, удельный объем пара на выходе из сопел, находится скорость истечения из сопел, определяется произведение степени парциальности на высоту сопла, приближенно оценивается число ступеней цилиндра. Результаты расчета сведены в таблицу 1.

h_0I=30 кДж/кг;

задаемся степенью реакции ступени: ρ=0,1;

задаемся величиной: x_0I=0.52;

выбираем угол потока за сопловой решеткой: α_1эф=13;

фиктивная скорость: м/с;

окружная скорость: м/с;

средний диаметр ступени: м;

теплоперепад отработанный в соплах первой ступени:

кДж/кг;

определим удельный объем пара на выходе из сопел по состоянию в конце изоэнтропного процесса расширения: v_1tI=f(h,s)=0.0381 м³/кг;

теоретическая скорость истечения из сопел:

м/с;

произведение степени парциальности на высоту:

мм;

число ступеней цилиндра:

;

где:

=-h_2t=3401.5-2997.7=405 кДж/кг

Значения x_0I=0.52; α_1эф=13; ρ=0,1; μ=0.97; α=0.027 и К=1.1 принимаются одинаковыми для всех вариантов.

Результаты сводим в таблицу 1.

Величина	Размерность	Варианты
		1	2	3	4	5	6
Располагемый теплоперепад h0I	кДж/кг	10	20	30	40	50	60
Отношение скоростей x0I	---	0.52	0.52	0.52	0.52	0.52	0.52
Фиктивная скорость истечения c0	м/с	142	200	245	283	316	346
Окружная скорость на среднем диаметре uI	м/с	74	104	127	147	164	180
Средний диаметр ступени dI	м	0.47	0.662	0.81	0.936	1.045	1.146
Эффективный угол сопловой решетки α1эI	---	13	13	13	13	13	13
Степень реакции ρI	---	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1
Располааемый теплоперепад на сопла h01I	кДж/кг	9	18	27	36	45	54
Теоретическая скорость истечения из сопл c1t	м/с	134	190	232	268	300	329
Коэффициент расхода μ	---	0.97	0.97	0.97	0.97	0.97	0.97
Коэффициент возврата тепла α	---	0.027	0.027	0.027	0.027	0.027	0.027
Коэффициент К	---	1.1	1.1	1.1	1.1	1.1	1.1
Теорретичекий удельный объем пара за соплами v1tI	м3/кг	0.0366	0.0373	0.0381	0.0389	0.0407	0.0414
Произведение el1	мм	145	72	50	38	32	27
Приближенное число ступеней турбины z	---	38	18.9	12.6	9.44	7.56	6.3

По результатам таблицы 1 строятся графики (см. рис. 2). Из рис. 2 выбирается соотношение рассчитываемых параметров таким образом, чтобы

- ступень была выполнена с полным подводом (е^I=1);

- высота сопловой решетки l₁^I была не менее 15 мм.

Рис.2. Зависимость z, el₁^I , d от h.

Путь подбора ясен из рис.2.

Из графика выбираем

z≈9 (предварительно);

d^I=0.962 м;

el₁^I=38 мм;

h_0I=42кДж/кг;

dkI= dI - el1^I /1000=0.962-38/1000=0.924 м.