Расчет ступени газовой турбины (стр. 1 из 3)
Исходные данные к расчёту ступени газовой турбины:
| № | Ро,Мпа | То,К | Со,м\с | Р2,Мпа | G,кг\с | n,об\мин |
| А05 | 0,339 | 690 | 90 | 0,261 | 9,3 | 7800 |
Ро.Мпа - давление газа перед ступенью.
То,К - температура газов перед ступенью.
Со,м\с - скорость газов на входе в сопла.
Р2,Мпа - давление газов за ступенью.
G,кг\с - расход газа.
n,об\мин - частота вращения ротора турбины.
1. Газодинамический расчет ступени по среднему диаметру.
1.1. Цель этой части работы состоит в определении основных размеров ступени, её мощности и КПД, построении треугольников скоростей и хода процесса расширения газа на i-s диаграмме.
1.2. Полные параметры (параметры торможения) газа по состоянию перед ступенью.
1.2.1. Скорость звука в газе.
1,330
288,000 Дж/(кгК)
ао=
где: К- показатель адиабаты R- газовая постоянная
ao= 514,0988 м/с
1.2.2. Число Маха.
Мо=Со/ао.
Мо= 0,1751
1.2.3. Полная температура газа.
То*=То(1+
2)То*= 693,4892 К
1.2.4. Полное давление газа.
Ро*=Ро(1+
Mo2) 
Ро*= 0,3460 Мпа
1.3. Температура газа в конце адиабатического расширения отточки О* до точки 2t`
(приложение 1).
Т2t`= То*(Р2/Ро*)
Т2t` = 646,6552 К Т2
1.4. Полный адиабатический теплоперепад газа в ступени.
1.4.1. Теплоёмкость газа.
Ср=R
Ср= 1160,7273 Дж/КГ*К
1.4.2. Полный теплоперепад.
h*аg=Ср(То*-Т2t')
h*аg = 54361,53 Дж/кг
1.5. Предварительно принимаем для среднего диаметра:
1.5.1. Коэффициент скорости сопел -
= 0,97,.. 0,98 1.5.2. Коэффициент скорости рабочих каналов -
= 0,94...0,961.5.3. Угол выхода потока газа из сопел -
= 18...25°1.5.4. Степень реактивности турбины -
= 0,2...0,4Для нашего расчёта принимаем:
 |  |  1 град. | |  рад. |
| 0,97 | 0,94 | 18 | 0,25 | 0,3142 |
1.6. Адиабатический теплоперепад в соплах. 0,941
h*а.g.с.= h*а.g.(1 -
)h*а.g.с.= 40771,15 Дж/кг
1.7. Температура газа за соплами в конце адиабатического расширения от точки О* до точки 11.
Т1t=То*-h*а.g.с./Ср
Т1t = 658,3637 К
1.8. Давление газа за соплами.
P1=Po*( Т1t/To*)
Р1= 0,2806 Мпа
1.9. Действительная температура газа за соплами при расширении по политропе.
Т1 = To*(P1/Po*)
Т1 = 660,3892 к
1.10. Плотность газа по параметрам за соплами.
1 = Р1/(RТ1) 1= 1,4752 кг/м 
1.11. По расчетным параметрам построим процесс расширения газа в соплах
на i-s диаграмме.
1.12. Фиктивная скорость газа в ступени.
= 
= 329,7318 м/с1.13. Абсолютная скорость газа на выходе из сопел.
С1 =
С1 = 276,9894 м/с
1.12. Оптимальное значение характеристики ступени.
Хопт =
Хопт= 0,5326.20
1.13. Окружная скорость на среднем диаметре.
Хопт 
175,6217 м/с1.14. Средний диаметр ступени.
≈ 
= 60 
= 0,43023 м.1.15. Высота сопловой лопатки.
|С =
|С= 54,51874 мм
1.16. Необходимо выполнить следующие проверки соотношений расчетных геометрических и термодинамических параметров ступени.
1.16.1. Веерность ступени.
/|С = 7,89151.16.2. Проверка рабочих лопаток на прочность от действия центробежных сил.
1.16.2.1. Напряжения, развивающиеся в рабочей лопатке.
= 2 
= 2 кг/мм 
1.16.2.2. Условие прочности рабочей лопатки.
где
- предел длительной прочности материала, принятый в качестве показателя прочности, 
= 1,5...2.0 - запас прочности лопатки. I 
= 120кг/мм - предел длительной прочности для принятого материала (1), длля температуры газа T 
= 733 К и заданного срока службы лопатки 
=(20...40) х10 
часов. 
60,0 кг/мм 
1.16.2.3. Проверка правильности выбора степени реактивности ступени на среднем диаметре заключается в оценке величины степени реактивности в корневом сечении для принятого закона закрутки ступени.
Для обобщённого закона закрутки.
Где m - показатель степени закрутки, принимаем равным: 1,000
= 0,8882491.17. Относительная скорость входа газа в рабочие каналы.
=122,626091.18. Угол входа газа в рабочие каналы.
= 0,77262 рад. 
= 44,26770 град.1.19. По величинам
, 
, 
, 
, 
,и следует построить входной треугольник скоростей для среднего диаметра (рис. )1.20. Полные параметры газа по состоянию перед рабочими лопатками:
1.21.1. Скорость звука в газе.
= 502,9468 м/с1.21.2. Число маха по абсолютной скорости.
