Расчет третьей ступени

Исходные данные для проведения расчета.

Параметры газа на входе в третью ступень турбины (точка 0) соответствуют параметрам газа на выходе из второй ступени (точка 4)

Энтальпия ,

Давление ,

Температура ,

Удельный объем ,

Теплоемкость газа ,

Секундный расход газа ,

Скорость входа потока газа в ступень ,

Срабатываемый в ступени теплоперепад .

Определяем теплоперепад, срабатываемый в направляющем аппарате третьей ступени

.

Давление газа на выходе из направляющего аппарата третьей ступени определяем по уравнению

.

Определяем теоретическую абсолютную скорость выхода газа из направляющего аппарата

.

Действительная скорость выхода газа из направляющего аппарата ступени будет равна

.

Потери энергии в направляющем аппарате составят

.

Определяем действительный теплоперепад в направляющем аппарате ступени

.

Рассчитываем параметры газа на выходе из направляющего аппарата:

Энтальпия

,

Температура газа

,

Удельный объем газа

.

Далее рассчитываем величину окружной скорости на рабочем колесе третьей ступени

.

Выбираем угол выхода потока газа из направляющего аппарата третьей ступени .

Рассчитываем относительную скорость входа потока газа в рабочее колесо

.

Определяем величину угла входа потока газа в рабочее колесо с относительной скоростью .

.

Затем проводим построение треугольника скоростей с целью графического определения относительной скорости и угла входа потока в рабочее колесо. Далее рассчитываем располагаемый теплоперепад на рабочих лопатках

.

Определяем давление газа за рабочим колесом ступени

.

Рассчитываем теоретическую относительную скорость выхода потока газа из рабочего колеса третьей ступени

.

Тогда действительная скорость выхода газа из рабочего колеса будет равна

.

Определяем потери энергии в рабочем колесе

.

Рассчитываем величину использованного теплоперепада

.

Параметры газа за рабочим колесом ступени будут равны:

Энтальпия

,

Температура

,

Удельный объем

.

Определяем средний диаметр облапатывания

.

Длина сопловой лопатки при будет равна

.

Длина рабочей лопатки равняется

.

Определяем угол выхода потока газа из рабочего колеса

. Тогда .

Абсолютная скорость выхода газа из рабочего колеса ступени будет равна

.

Рассчитываем работу газа на окружности рабочего колеса

.

Определяем окружной КПД ступени

.

Рассчитываем потери энергии:

на трение и вентиляцию

,

,

на утечку газа

.

Определяем внутреннюю работу в третьей ступени

.

Так как третья ступень является последней, то необходимо определить потери энергии с выходной скоростью

.

Далее строится процесс расширения газа в третьей ступени турбины.

Определяем параметры газа на выходе из турбины с учетом энергии выходной скорости

Энтальпия

,

Температура

или ,

Удельный объем

,

Давление .

Определяем суммарный внутренний теплоперепад в проточной части турбины

,

то есть

.

Определяем эффективную работу турбины

,

где – механический КПД турбины . Принимаем . Тогда .

Затем определяем эффективную мощность турбины и сравниваем полученное значение с данным в задании. Расчетное значение эффективной мощности не должно отличаться от заданного более чем на 5 %.

или

Отклонение полученного значения мощности от заданного составило 2,9 %, что удовлетворяет требованиям. Результаты выполненного расчета необходимо представить в виде сводной таблицы и начертить диаграмму расширения газа в проточной части всей турбины.

Таблица 1

Результаты расчета проточной части пропульсивной турбины

№	Наименование расчетных показаний, размерность	Обозначение	Ступени
	Теплоперепад, срабатываемый в сопловом аппарате, кДж/кг	Нас	31,049	31,049	31,049
	Давление за сопловым аппаратом, кПа	Р1	176,764	140,205	110,533
	Теоретическая скорость выхода газа из соплового аппарата, м/с	Сlt	259,295	258,207	260,018
	Действительная скорость, м/с	С1	246,33	245,296	247,017
	Потери энергии в сопловом аппарате, кДж/кг	hс	3,278	3,25	3,296
	Действительный теплоперепад, кДж/кг	Нс	27,771	27,982	27,936
	Энтальпия газа на выходе из соплового аппарата, кДж/кг	i1	840,725	796,937	751,258
	Температура газа за сопловым аппаратом, К	Т1	767,035	727,132	685,454
	Удельный объем газа за сопловым аппаратом м^3/кг	V1	1,249	1,494	1,786
	Окружная скорость на рабочем колесе, м/с	u	172,431	171,707	172,912
	Угол выхода потока газа из соплового аппарата, град	α1
	Относительная скорость входа потока на рабочее колесо, м/с	W1	85,542	88,981	96,043
	Угол входа потока газа на рабочее колеса, град	β1	36,777	41,836	48,761
	Располагаемый теплоперепад на рабочих лопатках, кДж/кг	Нал	20,7	20,7	20,7
	Давление газа за рабочим колесом, кПа	Р2	168,766	127,974	100,074
	Теоретическая относительная скорость выхода газа из рабочего колеса, м/с	W2t	221,108	223,016	225,937
	Действительная скорость выхода газа из рабочего колеса, м/с	W2	210,059	211,865	214,64
	Потери энергии в рабочем колесе, кДж/кг	hл	2,383	2,425	2,498
	Использованный теплоперепад, кДж/кг	Нл	18,317	18,397	18,333
	Энтальпия газа на выходе из рабочего колеса	i2	822,408	778,540	732,925
	Температура газа на выходе из рабочего колеса, К	T2	750,372	710,347	668,727
	Удельный объем газа на выходе из рабочего колеса, м^3/кг	V2	1,332	1,599	1,925
	Абсолютная скорость выхода газа из рабочего колеса, м/с	С2	61,535	70,06	82,153
	Средний диаметр рабочего колеса, м	Dср	0,766	0,763	0,768
	Длина сопловой лопатки, м	iс	0,146	0,149	0,147
	Длина рабочей лопатки, м	iл	0,15	0,153	0,151
	Угол выхода газа из рабочего колеса, град	β2	14,714	17,184	20,696
	Работа газа на окружности рабочего колеса кДж/кг	Нu	46,038	46,379	46,269
	Потери мощности на трение и вентиляцию, кВт	Nтв	2,494	2,038	1,758
	Потери энергии на трение и вентиляцию, кДж/кг	hтв	0,192	0,158	0,136
	Потери энергии на утечки газа, кДж/кг	hу	0,520	0,520	0,520
	Внутренняя работа газа, кДж/кг	Ні	45,646	45,701	45,613
	Потери с выходной скоростью, кДж/кг	hвс	-	-	3,375
	Энтальпия газа на выходе из турбины, кДж/кг	i5	-	-	736,956
	Температура газа, К	Т5	-	-	672,405
	Удельный объем, м^3/кг	V5	-	-	1,935
	Суммарный внутренний теплоперепад в турбине, кДж/кг	Ні	-	-	135,590
	Расчетная эффективная мощность, кВт	Nе	-	-	1751,014

Рис. 8. Процесс расширения газа в пропульсивной турбине

Дата добавления: 2015-10-24