Читайте также:
|
|
Рис. 3.2. Зависимость относительного расхода охлаждающего воздуха от температуры газа перед турбиной при различных спосбах охлаждения
1 – конвективное охлаждение
2 – конвективно-пленочное охлаждение
3 – пористое и вафельное охлаждение
По значению перед турбиной оценивается относительный расход воздуха, необходимый для охлаждения лопаток, и способ их охлаждения (конвективный, комбинированный и т.д.).
По величине в %, оцениваем и сам расход воздуха, потребный на охлаждение .
В зависимости от способа охлаждения сопловых и рабочих лопаток воздух, отобранный на охлаждение из проточной части компрессора газогенератора, будет частично возвращаться в проточную часть турбины, участвуя в работе расширения. Поэтому в более детальных расчетах отбор воздуха на охлаждение и его возврат в проточную часть турбины должен учитываться в балансе расхода рабочего тела в расчетных сечения турбины. В данном расчете принимаем , где - расход газа в сечении за турбиной, а - расход газа на входе в сопловой аппарат первой ступени турбины.
В детальных расчетах многоступенчатых турбин обычно выполняют вариантные расчеты высоты сопловой лопатки первой ступени, задаваясь углом выхода потока из сопел в пределах , и выбирают наиболее эффективный вариант по КПД. Условно полагаем, что подобные вариантные расчеты выполнены, и выбран угол выхода из сопел первой ступени .
В связи с дополнительными гидравлическими потерями в охлаждаемых сопловых и рабочих решетках значения скоростных коэффициентов следует выбирать меньше, чем в неохлаждаемых при тех же углах входа и выхода потока из решеток. Обычно , а .
При конвективном охлаждении и составляют (5…7)10-3, а при комбинированном (13…17)10-3. В данном случае принимаем для сопловых лопаток , и
Для определения глубины охлаждения сопловых и рабочих лопаток необходимо знать температуру лопаток и их допустимую температуру.
Если число ступеней турбины газогенератора принято z = 1, то температура рабочей лопатки в корневом сечении была определена в предварительном расчете параметров компрессора и турбины (см. §1.1 п.10). При выборе z = 2 температуру рабочих лопаток первой ступени в корневом сечении удобнее определять по формуле
,
где – скорость истечения из сопел первой ступени при адиабатном расширении газа в них.
Для оценки и последующих расчетов выбираем степень реактивности первой ступени турбины. В первых высокотемпературных ступенях, учитывая их относительно небольшие высоты лопаток, желательно принять малые степени реактивности .
Выбираем
Обычно в ступенях с использованием выходной скорости величина . Выбираем для первой ступени 0,
Адиабатную работу расширения в первой ступени (по статическим параметрам на выходе) найдем по формуле
.
Тогда адиабатическая работа расширения в соплах
.
Теоретическая скорость на выходе из сопла
.
Температура рабочей лопатки
Материалов, способных длительное время работать при такой температуре, пока не имеется. Поэтому, чтобы запас прочности оказался в пределах рекомендуемых значений, лопатки потребуется охладить до допустимой температуры. Принимаем для рабочих лопаток . Тогда глубина охлаждения рабочих лопаток первой ступени составит
Максимальная температура сопловых лопаток первой ступени определяется по формуле
где в зависимости от типа двигателя неравномерность температурного поля перед сопловым аппаратом составляет . Выбираем и получаем
Принимая в качестве допустимой температуры сопел первой ступени , получим потребную глубину их охлаждения
Зная глубину охлаждения сопловых и рабочих лопаток, рассчитывается система охлаждения этих лопаток, включающая выбор способа охлаждения, определение потребного количества охлаждающего воздуха, расчет температурных полей и гидравлических сопротивлений системы охлаждения и т.д. В данной работе столь подробные расчеты системы охлаждения не проводятся.
Далее переходим к детальному поступенчатому расчету турбины газогенератора по среднему диаметру.
Дата добавления: 2015-10-29; просмотров: 149 | Нарушение авторских прав
<== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
Методика расчета ступеней компрессора по среднему диаметру | | | Поступенчатый расчет турбины по среднему диаметру |