6.3.3. Расчёт последней ступени.

Геометрические размеры последней ступени рассчитываю на выходе из спрямляющего аппарата, где из энергетического расчёта известны температура и давление заторможенного потока. Осевая скорость на выходе из КВД .

1. Термодинамические параметры воздуха на выходе из компрессора:

температура:

;

давление:

;

плотность:

.

2. Площадь проточной части на входе в компрессор:

.

3. Параметры рабочего колеса.

3.1. Диаметр втулки:

.

3.2. Средний диаметр рабочего колеса:

.

3.3. Высота лопатки

.

3.4. Относительный диаметр втулки:

.

4. Удлинение лопатки и густота лопаточной решётки:

На основании опытных данных для последней ступени компрессора удлинение лопатки и густота лопаточной решётки .

5. Хорда лопатки:

.

6. Шаг лопаток на спрямляющем аппарате:

.

7. Ширина последней ступени

Принимаем (по прототипу)

.

8. Число лопаток спрямляющего аппарата последней ступени:

.

9. Длина КВД

.

6.4. Газодинамический расчёт твд.

Форма проточной части проектируемой турбины высокого давления – с постоянным средним диаметром.

Исходными данными являются:

Расчетный режим – взлетный ( , ).

Температура газа перед турбиной:  .

Давление газа перед турбиной:  .

Температура газа за турбиной высокого давления: .

Давление газа за турбиной высокого давления: .

КПД компрессора: .

Работа расширения в ТВД:  .

Секундный расход газа: .

Теплофизические свойства воздуха:

• показатель адиабаты для газа: ;

• газовая постоянная для газа: ;

• теплоемкость воздуха: .

6.4.1. Определение числа ступеней.

Принимаем число ступеней ТВД .

Работа ступени: .

6.4.2. Расчёт ступени турбины.

1. Критическая скорость истечения газа из сопла первой ступени:

.

2. Скорость истечения газа из соплового аппарата:

Коэффициент скорости .

.

3. Окружная и осевая составляющие скорости истечения:

Выбираем .

Окружная составляющая:

.

Осевая составляющая:

.

4. Окружная скорость рабочего колеса на среднем диаметре:

Для турбин современных ГТД .

Принимаем .

5. Проверка правильности выбора величин для получения достаточно высокого КПД ступени.

5.1. Отношение :

.

Значение данного отношения лежит в допустимом диапазоне изменения величины .

5.2. Коэффициент нагрузки ступени :

.

Значение коэффициента нагрузки лежит в допустимом диапазоне изменения величины .

5.3. Отношение скоростей :

.

Значение данного отношения лежит в допустимом диапазоне изменения величины .

6. Относительная скорость движения газа на входе в лопатки:

.

7. Степень реактивности ступени.

В высоконагруженной турбине степень реактивности выбирается невысокой , что позволяет получить требуемый угол потока на выходе из турбины. Исходя из этих соображений, принимаем .

8. Абсолютная скорость газа на выходе из лопаток рабочего колеса:

.

Полученное значение больше осевой скорости на входе , но не выше 350 м/с.

9. Относительная скорость газа на выходе из лопаток рабочего колеса:

.

10. Направление вектора скорости :

.

Откуда угол .

11. Закрутка потока газа в колесе:

.

12. Окружная составляющая скорости на выходе из рабочего колеса:

13. Направление абсолютной скорости :

.

Откуда .

14. Осевая составляющая абсолютной скорости:

15. Направление вектора скорости :

.

Откуда угол .

16. Термодинамические параметры газа перед рабочим колесом:

температура:

;

давление:

;

плотность:

.

17.Средний диаметр колеса:

.

18. Площадь проточной части

.

19. Высота лопатки

.

20. Диаметры колеса:

наружный: ;

внутренний: .

21. Относительный диаметр втулки:

.

22. Хорда лопатки:

.

23. Шаг лопаток на рабочем колесе:

.

24. Ширина рабочего колеса:

Принимаем (по прототипу)

.

25. Ширина всей ступени:

Принимаем (по прототипу)

.

26. Число лопаток на рабочем колесе ступени

.