Расчет потерь, относительного внутреннего КПД и мощности регулирующей ступени

N п/п	Показатель	Обознач.	Размер-ть	Формула,обоснован		Значение
1.	2.	3.	4.	5.		6.
	Потери энергии в	DHC	кДж/кг	из предыдущей таб-		4,16
	сопловой решетке			лицы		2,66
	Потери в рабочей	DHРЛ	кДж/кг	из предыдущей таб-		2,66
	решетке				лицы
	Потери с выходной	DHВС	кДж/кг	DHВС=с2^2/2*10^3		2,82
	скоростью
	Относительный ло-	hол	-	hол=(H0^P-SDH)/H0^P		0,857
	паточный КПД
	Потери на трение	zТ	-	zТ=(kTPd(u/cФ)^3)/		0,0039
	диска				(pel1sina1)
	Потери от утечек	zУ	-	zУ=(pdndЭhол/F1)*		0,0279
					(r+1,7l/d)^1/2
	Потери от парциаль-	zП=zВ+zсегм	-	zВ=(kВ(1-e-0,5eкож)/	kВ=0,065
	ности(сумма потерь			(esina1))*(u/cФ)^3		0,0702
	от вентиляции и сег-			zВ=0,25(B2l2+0,6B^I2l^I2)	0,0471+0,0231=
	ментных потерь)			(uih0i/cФ)/F1
	Относительный	hоi	-	h0i=h0Л-zT-zУ-zП
	внутренний КПД					0,7553
	Использованный теп-	Hi^P	кДж/кг	Hi^P=H0^Phoi
	лоперепад ступени
	Внутренняя мощ-	Ni	кВт	Ni=GHi^P		8667,9
	ность ступени
	Пар-ры	давление	PP	МПа	PP=P2		10,01
	пара в	энтальпия	hP	кДж/кг	hP=h0-Hi^P		3461,1
	камере рк	уд.объем	vP	м^3/кг	f(hP;PP)		0,03442

КОММЕНТАРИИ К ТАБЛИЦАМ 2.1-2.2

(1) Выбор степени реактивности.

Выбор степени реактивности р ступени является в общем случае технико-экономической задачей. Однако для случая регулирующей ступени этот выбор в значительной степени упрощается: регулирующая ступень выполнена активной. Это определяется, прежде всего, стремлением сработать в регулирующей ступени значительный тепловой перепад.

Для одновенечной регулирующей ступени рекомендуется принимать р = 0,03 - 0,07.

(2) Определение коэффициента расхода

При определении выходных сечений сопловых и рабочих решеток необходимо учитывать реальный характер течения в решетках. Наличие пограничного слоя, неравномерность полей скоростей и вторичные течения приводят к отличию действительного расхода через сечение от теоретического, что и учитывается коэффициентом расхода μ. Коэффициент расхода зависит от геометрических параметров решетки (прежде всего, от относительной высоты лопаток l = l/b), и от параметров потока (прежде всего, от числа Маха). Зависимость коэффициента расхода μ от числа Маха и относительной высоты лопаток показана на рис. 1.2. Для регулирующих ступеней в первом приближении можно принять l₁= 0,3 - 0,5 и l₂= 0,5 - 1, для нерегулируемых ступеней – l₁= 0,5 - 1 и l₂= 2 – 4.

(3) Выбор эффективного угла выхода потока

Для ступеней активного типа обычно применяются решетки с углами α_1э от 11 до 16°.

(4) Определение степени парциальности

Оптимальную степень парциальности можно определить из полуэмпирических формулы для одновенечных ступеней 6·(0,0174)^0.5=0,9193

(5) Выбор относительной высоты решетки (выбор хорды профиля решетки)

Хорда профиля решетки b выбирается таким образом, чтобы обеспечить прочность лопатки или жесткость диафрагмы. Для регулирующих ступеней ЦВД хорда профиля сопловых лопаток лежит в пределах b₁= 50 - 100 мм, рабочих лопаток – b₂ = 20 - 50 мм.

(6) Определение коэффициентов скорости

Для вычисления действительной скорости истечения потока из сопловых и рабочих решеток необходимо определить соответствующие коэффициенты скорости φ и ψ, определяемые потерями в решетках. Потери, в свою очередь, зависят от множества факторов: геометрических, аэродинамических, режимных и т.д. Для ориентировочных расчетов наиболее целесообразно использовать графики, приведенные на рис.2.3 и построенные по упрощенным формулам, обобщающим расчетные и экспериментальные данные. Определяющим параметром в этом случае является относительная высота решеток.

Рис. 2.2 Коэффициент расхода в зависимости от числа Маха и относительной высоты лопаток

Рис. 2.3 Коэффициенты скорости в зависимости от относительной высоты лопаток

(7) Высота рабочих лопаток

Теоретически высота рабочей лопатки на входе с достаточной степенью точности равна выходной высоте сопловой решетки. Практически рабочие лопатки всегда выполняются с перекрышей по отношению к высоте сопловой лопатки. Исходя из этого, для активных ступеней с относительно невысокими решетками следует выбирать перекрышу у корня Dк- 0 - 1,5 мм и у вершины Dп=1,5 - 4 мм. Поскольку в активных ступенях ЦВД увеличение удельного объема пара в рабочих лопатках очень незначительное, технологически целесообразно выполнять лопатки постоянной высоты и следовательно высота лопатки определяется высотой лопатки на входе, т. е. l₂=l₂^вх

(8) Потери от утечек

Кроме основного рабочего потока пара, протекающего через сопловые и рабочие лопатки, в ступени имеется ряд протечек, снижающих ее КПД. В регулирующей ступени это главным образом утечки поверх бандажа рабочих и направляющих лопаток. Эти утечки могут быть подсчитаны по следующей формуле:

Утечки поверх бандажа зависят от осевого зазора между сопловыми коробками и лопаточным бандажом и от радиального зазора над бандажом, а эквивалентный зазор может быть определен по следующей формуле:

где δ_a - осевой зазор (1-3 мм); δ_r - радиальный зазор (0,8 - 1,2 мм); z - количество гребней бандажных уплотнений.

(9) Потери от парциальности

В формулах для определения потерь на вентиляцию и сегментных потерь

коэффициент вентиляции k_в принимается равным 0,065; количество венцов m = 1; часть окружности, которую занимает кожух, предназначенный для уменьшения потерь на вентиляцию (применяется при е < 0,6); e_кож<1-e; количество сопловых коробок i= 4.

Дата добавления: 2015-12-07