Для расчета турбины заданными величинами являются начальные параметры газа перед турбиной
— давление р0 Мн/м2 и температура Т°К — и за турбиной—давление газа р1 Мн/м2, секундный расход газа Gг кг/сек; физические константы газа, газовая постоянная R дж/ (кг • град), показатель адиабаты k и средняя изобарная теплоемкость газа Ср (для средней температуры процесса расширения).
Порядок теплового расчета одноступенчатой турбины без диффузора. Определяют полный изоэнтропный перепад тепла в турбине
![](/images/stories/Glavnye-sudovi-dvigateli/chast-2/150-199/198.gif)
Выбрав значение коэффициента скорости ? для сопел в пределах 0,97—0,99 и задавшись степенью реакции ?m на среднем диаметре ступеней в пределах 0—0,4, определяют действительную скорость выхода газа из сопел
![](/images/stories/Glavnye-sudovi-dvigateli/chast-2/150-199/199.gif)
где (1 — ?m)h0 = h0с — изоэнтропный перепад в соплах ступени.
Следует иметь в виду, что малая степень реакции соответствует активной турбине в области высокого давления газа с незначительным изменением режима работы и большая степень реакции — активной турбине в области низкого давления газа.
Находят окружную скорость на среднем диаметре ступени, предварительно вычислив оптимальное значение ?oпт = u / c1:
и = ?опт с1.
Окружная скорость из условия прочности рабочих лопаток не должна превышать 300—320 м/сек. Угол выхода газа из сопел он принимают равным 14—25°.
Давление газа за соплами ступени
![](/images/stories/Glavnye-sudovi-dvigateli/chast-2/200-219/200.gif)
Действительная температура газа на выходе из сопел
![](/images/stories/Glavnye-sudovi-dvigateli/chast-2/200-219/201.gif)
Действительный удельный объем газа за соплами
![](/images/stories/Glavnye-sudovi-dvigateli/chast-2/200-219/202.gif)
Высота сопел (направляющих лопаток)
![](/images/stories/Glavnye-sudovi-dvigateli/chast-2/200-219/203.gif)
где Dcp — средний диаметр ступени, Dср = u / ?n. Если степень реакции в корневом сечении сопел
![](/images/stories/Glavnye-sudovi-dvigateli/chast-2/200-219/204.gif)
где r = rк / rm (rк — радиус корневого сечения сопел; rт — средний радиус сопел), окажется отрицательной величиной, то следует увеличить ?m и повторить расчет.
Относительная скорость входа газа в каналы рабочих лопаток ступени
![](/images/stories/Glavnye-sudovi-dvigateli/chast-2/200-219/205.gif)
Угол входа потока на рабочие лопатки ступени определяют из соотношения
![](/images/stories/Glavnye-sudovi-dvigateli/chast-2/200-219/206.gif)
Угол ?2 выхода потока из каналов рабочих лопаток принимают в пределах от ?1 до ?1 — (2?5)° с таким расчетом, чтобы высота рабочих лопаток обеспечивала плавность очертания проточной части. Относительная скорость выхода газа из каналов рабочих лопаток
![](/images/stories/Glavnye-sudovi-dvigateli/chast-2/200-219/207.gif)
где ?h0 = hаp — изоэнтропный перепад тепла в каналах рабочих лопаток. Коэффициент скорости для рабочих лопаток принимаем 0,94—0,97.
Температура газа на выходе из каналов рабочих лопаток ступени
![](/images/stories/Glavnye-sudovi-dvigateli/chast-2/200-219/208.gif)
Действительный удельный объем газа по выходе из каналов рабочих лопаток
![](/images/stories/Glavnye-sudovi-dvigateli/chast-2/200-219/209.gif)
Если найденные высоты сопел и рабочих лопаток обеспечивают требуемую плавность формы проточной части, то затем определяют по формулам, аналогичным при расчете паровых турбин, внутренние потери энергии газа, к. п. д. и мощность, развиваемую газом в турбине.
Если турбина имеет диффузор, то при расчете необходимо учесть увеличение изоэнтропного перепада в турбине ?h за счет расширения газа в диффузоре:
![](/images/stories/Glavnye-sudovi-dvigateli/chast-2/200-219/210.gif)
где с1 — скорость, соответствующая изоэнтропному перепаду тепла в турбине без диффузора; с2 — скорость выхода газа из каналов рабочих лопаток турбины без диффузора; свых — скорость газа по выходе из диффузора; ?диф — к. п. д. диффузора.
При Dcp / lл ? 10 лопатки выполняют переменного профиля (винтовыми — закрученными). При расчете многоступенчатой турбины прежде всего необходимо определить число ступеней, произвести распределение общего теплоперепада по отдельным ступеням, а затем расчет каждой ступени.
|