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
.