Лекция №10

Основные положения теории подобия осевых лопастных турбомашин. Относительные приведенные параметры. Характеристика многоступенчатого компрессора. Согласование режимов работы элементов ГТУ. Частичные режимы.

4. Эксплуатационные характеристики газотурбинных установок

1. Основные положения теории подобия лопаточных машин

В соответствии с общими положениями теории подобия для того, чтобы процессы, протекающие в лопаточных машинах, были подобными, необходимо обеспечить геометрическое подобие, кинематическое подобие, т.е. подобие отношения скоростей (треугольников скоростей на входе и выходе решеток) и, наконец, динамическое подобие, связанное с постоянством соотношения сил, действующих на поток в сходственных точках. Условия подобия выражаются безразмерными критериями.

Можно показать, что при работе на идеальных газах, при отсутствии конденсации паров, тепловой инерции, диссоциации и химических взаимодействий основные характеристики геометрически одинаковых турбомашин - их приведенная мощность , степень повышения давления и внутренние КПД и - являются в общем случае функциями пяти основных критериев: числа Рейнольдса и Прандтля , показателя адиабаты и чисел Маха в абсолютном и переносном (вращательном) движении

.

При больших скоростях движения воздуха ( ) силы вязкости играют второстепенную роль, и в этом случае подобие течений воздуха с достаточной точностью будет определяться только числами Маха

и ,

где - абсолютная (осевая) скорость воздуха на входе в компрессор; - окружная скорость компрессора на среднем радиусе первой ступени.

На практике в качестве параметров для построения характеристик выбирают величины, выражающие постоянство чисел и на входе в компрессор. Так, для определения расхода воздуха могут быть использованы параметры ( ) или ( ), пропорциональные числу .

За параметр частоты вращения можно принять величину , пропорциональную числу .

Часто при построении характеристик компрессора используют приведенный расход газа и приведенную частоту вращения, отнесенную к стандартным атмосферным условиям ( ):

.

Обычно универсальные характеристики турбомашин представляют в безразмерном виде (значение параметра в каждой точке делят на соответствующее значение параметра в расчетной точке при номинальных значениях параметров).

Относительные приведенные параметры ГТУ определяют по следующим формулам:

приведенный относительный расход воздуха через компрессор

где и - номинальный и фактический расход воздуха; и - номинальная и фактическая температура наружного воздуха; и - номинальное и фактическое атмосферное давление;

приведенная относительная частота вращения

где и - номинальная и фактическая частота вращения;

относительная степень повышения давления в компрессоре

где и - номинальная и фактическая степень повышения давления;

относительная степень понижения давления в турбине

где и - номинальная и фактическая степень понижения давления;

приведенная относительная мощность

где и - номинальная и фактическая мощности ГТУ;

относительный КПД ГТУ

,

где и - номинальный и фактический КПД ГТУ;

относительная приведенная температура по трактам ГТУ

где и - номинальная и фактическая температуры;

приведенный относительный расход топливного газа

где и - номинальный и фактический расход топливного газа; и - номинальная и фактическая теплота сгорания топливного газа.