5. Определение размеров последней ступени.
В практике турбостроения принято, что турбины с противодавлением выполняются с постоянным внутренним диаметром ступеней. Это позволяет упростить и удешевить изготовление ротора (так как такой закон изменения корневых диаметров позволяет обеспечить унификацию хвостовых креплений лопаток, постоянство диаметров обточки дисков, а также размеров канавок в дисках, протачиваемых для крепления лопаток). Кроме того для удешевления производства проточную часть этих турбин обычно выполняют из ступеней с постоянными углами α1 и β1. Ступени при этом отличаются только высотами сопл и лопаток.
Для проектирования проточной части с постоянным внутренним диаметром достаточно спроектировать последнюю ступень турбины с таким расчетом, чтобы внутренний диаметр ее был равен внутреннему диаметру первой ступени, т.е. из условия
Для этого нужно выбрать соответствующий тепловой перепад на последнюю ступень.
Это задача решается графическим способом. Задаемся рядом значений dz: от dI до 1.3 dI и для каждого варианта находится внутренний диаметр
Результаты расчета сведены в таблицу 2. Приведем подробный пример расчета для одного из вариантов.
Задаемся значением dz=dI=0.962 м;
Окружная скорость на среднем диаметре :
Uz=π*d*n=3.14*0.962*50=151 м/с;
Отношение скоростей x0I=0.52;
Располагаемый теплоперепад на ступень
кДж/кг;
Степень реакции на среднем диаметре: ρI=ρZ=0.1;
Располагаемый теплоперепад на сопла
кДж/кг;
Теоретическая скорость истечения из сопл
м/с;
Эффективный угол сопловой решетки αZэф=α1эф=13º;
Располагаемый теплоперепад на рабочую решетку
42-37.8=4.2
кДж/кг;
Удельный объем пара за соплами
v2z=v2=0.11 м3/кг (v2 из пункта 2);
Высота рабочей решетки
м;
Корневой диаметр рабочей решетки
м
Таблица 2.
|
Величина |
Размерность |
Варианты | ||||||||
|
dI |
1.05dI |
1.1dI |
1.15dI |
1.2dI |
1.25dI |
1.3dI | ||||
|
Средний диаметр dz |
м |
0.962 |
1.01 |
1.058 |
1.106 |
1.154 |
1.203 |
1.251 | ||
|
Окружная скорость на среднем диаметре Uz |
м/с |
151 |
159 |
166 |
173 |
180 |
187 |
194 | ||
|
Степень реакции ρz |
- |
0.1 |
0.1 |
0.1 |
0.1 |
0.1 |
0.1 |
0.1 | ||
|
Располагаемый теплоперепад на ступень h0z |
кДж/кг |
42 |
47 |
51 |
55 |
60 |
64 |
68 | ||
|
Отношение скоростей х0z= x0I |
- |
0.52 |
0.52 |
0.52 |
0.52 |
0.52 |
0.52 |
0.52 | ||
|
Располагаемый теплоперепад на сопла h01z |
кДж/кг |
37.8 |
42.3 |
45.9 |
49.5 |
54 |
57.6 |
61.2 | ||
|
Теоретическая скорость истечения из сопл c1t |
м/с |
275 |
291 |
303 |
315 |
329 |
342 |
355 | ||
|
Эффективный угол сопловой решетки α1эфZ |
--- |
13 |
13 |
13 |
13 |
13 |
13 |
13 | ||
|
Располагаемый теплоперепад на рабочую решетку h02z |
кДж/кг |
4.2 |
4.7 |
5.1 |
5.5 |
6 |
6.4 |
6.8 | ||
|
Удельный объем пара за соплами v1tI |
м3/кг |
0.11 |
0.11 |
0.11 |
0.11 |
0.11 |
0.11 |
0.11 | ||
|
Коэффициент расхода μ |
- |
0.97 |
0.97 |
0.97 |
0.97 |
0.97 |
0.97 |
0.97 | ||
|
Высота сопловой решетки l1z |
мм |
103 |
93 |
84 |
75 |
67 |
61 |
56 | ||
|
Перекрыша рабочей решетки |
мм |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 | ||
|
Корневой диаметр рабочей решетки dк2z |
м |
0.849 |
0.917 |
0.974 |
1.031 |
1.087 |
1.142 |
1.195 | ||
Из графика выбираем:
d=1.016 м;
l=92 мм;
h0I=48 кДж/кг
Рис. 3. Определение размеров последней нерегулируемой ступени.