Курсовая работа (т): Расчет тепловой схемы и тепловой расчет проточной части газотурбинной установки

                                                                       (2.6)

Объемный расход воздуха через первую ступень

                                                                                  (2.7)

Окружная скорость концов рабочих лопаток первой ступени

                                                                                                                                                         (2.8)

где  - относительный диаметр втулки [1];

 - коэффициент расхода первой ступени [1].

Меридиональная проекция скорости перед первой ступенью

                                         (2.8)

Диаметры первой ступени

 - периферийный                               (2.9)

 - прикорневой                              (2.10)

Высота рабочих лопаток первой ступени

                                                                          (2.11)

Произведем аналогичную оценку параметров воздуха за последней ступенью и определим ее размеры:

Давление торможения за компрессором

714341,25                                   (2.12)

Температура торможения за компрессором (по располагаемому теплоперепаду)

                                                                                                                                       (2.13)

      К     (2.14)

Плотность воздуха за компрессором (по параметрам торможения)

                                                             (2.15)

Потеря полного давления в выходном патрубке

                                                                                                   (2.16)

Давление торможения за последней ступенью

           (2.17)

Температура воздуха за последней ступенью

                          (2.18)

Давление воздуха за последней ступенью

 (2.19)

Плотность воздуха за последней ступенью

                                                        (2.20)

Прикорневой диаметр рабочей лопатки последней ступени

                     (2.21)

где  - периферийный диаметр рабочей лопатки последней ступени.

Высота рабочей лопатки последней ступени

                                                                 (2.22)

Оценка числа ступеней:

Действительный теплоперепад в компрессоре

                                                               (2.23)

Теплоперепад первой ступени

      (2.24)

где                                                             (2.25)

Теплоперепад последней ступени

                (2.26)

где                                                                    (2.27)

Средний теплоперепад ступеней

                                                                   (2.28)

Число ступеней компрессора

                                                               (2.29)

Расчет первой ступени осевого компрессора

Примем максимальное значение .

Закрутку потока перед рабочим колесом примем в сторону вращения ротора, что позволит уменьшить число Маха

                                 (2.30)

Степень реактивности у корня

                                 (2.31)

Степень реактивности на периферии

                  (2.32)

Расчет треугольников скоростей и углов лопаток на среднем квадратичном диаметре

                                                  (2.33)

Примем

Меридиональная проекция скорости

                                           (2.34)

где  - средний диаметр ступени.

Окружная скорость лопаток первой ступени компрессора

                          (2.35)

Меридиональная проекция скорости первой ступени

                                    (2.36)

                                    (2.37)

                           (2.38)

                                                (2.39)

                                                (2.40)

Относительные шаги: ; [6].

Коэффициент, зависящий от средней линии и углы выхода потока:

а=0,4

- для рабочих лопаток                     (2.41)

- для направляющих лопаток        (2.42)

Углы атаки принимаем:  [1]

Входные углы лопаток

                                                          (2.43)

                                                                      (2.44)

Выходные углы лопаток

                                                                               (2.45)

                                                                              (2.46)

Построим в масштабе треугольник скоростей рассчитанной ступени:

Рис.1 - Треугольник скоростей рассчитанной ступени

Т.к. максимальное число Маха достигается у вершин рабочих лопаток, рассчитаем его величину:

Меридиональная проекция скорости первой ступени

                                               (2.47)

Круговая проекция скорости первой ступени

                                                                                                            (2.48)

Скорость звука

                                   (2.49)

Число Маха (максимальное)

                                                                              (2.50)

Расчет последней ступени.

Примем максимальное значение .

Закрутку потока перед рабочим колесом примем в сторону вращения ротора, что позволит уменьшить число Маха

                               (3.1.1)

Степень реактивности у корня

                               (3.1.2)

Степень реактивности на периферии

где радиус корневых сечений лопаток последней ступени равен rzк=dzк/2= 0,6599 /2= 0,3300м

радиус периферийных сечений лопаток последней ступени равен rzп=dzп/2= 0,7987 /2= 0,3994 м

Окружная скорость концов рабочих лопаток последней ступени:

п=*dzп*n= 3,14 * 138,333* 0,7987=347,12м/с

Расчет треугольников скоростей и углов лопаток на среднем квадратичном диаметре

                                 (2.1.4)

Примем

Меридиональная проекция скорости

                                      (3.1.5)

где  - средний диаметр ступени.                                                                                                                                      (3.1.6)

Окружная скорость лопаток первой ступени компрессора

                 (3.1.7)

Меридиональная проекция скорости первой ступени

                                 (3.1.8)

                    (3.1.9)

                  (3.1.10)

                                            (3.1.11)

                                                (3.1.12)

Относительные шаги: ; [6].

Коэффициент, зависящий от средней линии и углы выхода потока:

а=0,5

- для рабочих лопаток          (3.1.13)

для направляющих лопаток    (3.1.14)

Углы атаки принимаем:  [1]

Входные углы лопаток:

                                  (3.1.15)

                                  (3.1.16)

Выходные углы лопаток

                                                (3.1.17)

                                               (3.1.18)

Построим в масштабе треугольник скоростей рассчитанной ступени:

Т.к. максимальное число Маха достигается у вершин рабочих лопаток, рассчитаем его величину:

Меридиональная проекция скорости последней ступени

                             (3.1.21)

Круговая проекция скорости первой ступени

                                                                                            (3.1.22)

Скорость звука

           (3.1.23)

Число Маха (максимальное)

. Расчет газовой турбины

Исходные данные:

 - начальная температура газов перед турбиной [2];

 - конечное давление (за СТ);

 отношение давлений в турбине [2];

 - расход газа;

Характеристики рабочего тела:

;

= 0,2866  кДж/кг

Теплоперепад турбины (по параметрам торможения):

                                                                                                          (3.1)

Определить параметры газа перед первой и за последней ступенями, приняв примерные величины скоростей и КПД [1]:

 - скорость во входном патрубке;

 - скорость перед первой ступенью;

 - скорость в выходном патрубке

 - скорость за последней ступенью;