Степень понижения давления газа в турбине:
Адиабатический теплоперепад в турбине:
Полная температура газа за турбиной:
Температура за турбиной:
Уточненная плотность газа за турбиной:
Сравниваем полученное значение с уточненным: принятое значение плотности правильное
Расход газа через турбину:
Коэффициент, учитывающий потери воздуха на охлаждение и уплотнение, а также добавку газа в камере сгорания:
Теплоемкость воздуха во входном патрубке компрессора: Срк = 1,010 кДж/кг . К;
Температура воздуха во входном патрубке компрессора:
Показатель адиабаты для воздуха: Кв= 1,4; mк = 0,29.
КПД компрессора:
Такие параметры, как теплоёмкость, показатель адиабаты примем без уточнений, так как точный расчет компрессора в данном курсовом проекте не выполняется.
Степень сжатия в компрессоре (примем потери на трение равными 4%):
Напор компрессора:
В многоступенчатой турбине вследствие перехода гидравлических потерь в тепло, располагаемый теплоперепад больше адиабатического на величину коэффициента возврата теплоты который принимаем: a = 0,01;
Располагаемый теплоперепад:
Полезная работа цикла:
Эффективная мощность на валу турбины: Ne=He*GT=170,0*59,4=10,09 МВт.
1.2. Определение числа ступеней
При выборе числа ступеней турбины z учитываем назначение ГТУ, необходимость достижения высокого значения КПД турбины
На первую ступень желательно принять несколько увеличенный теплоперепад, чтобы заметно снизить температуру газа.
Теплоперепад на последнюю ступень принимают с учётом минимизации потерь с выходной скоростью, обеспечивая эффективную работу диффузора, что при осевом диффузоре достигается при a2=90 о;
По опыту стационарного турбостроения принимаем число ступеней в турбине
Распределим
Произведем проверку:
1.3. Выбор осевой скорости, углов и реактивности ступеней
Для стационарной ГТУ КПД турбины возрастает при уменьшении выходной скорости. Величина этой скорости при заданном расходе и параметрах газа на выходе определяется торцевой площадью последней ступени, которая, в свою очередь, связана с прочностью рабочих лопаток.
Принимаем осевую составляющею скорости выхода газа из ступени
Принимаем угол выхода потока из сопел
Степень реактивности на среднем диаметре:
1.4. Выбор схемы проточной части
Схему проточной части турбины примем с постоянным внутренним диаметром, так как при этом упрощается конструкция ротора и особенно корневой части рабочих лопаток.
Определим корневой диаметр последней ступени из следующих соотношений:
Коэффициент скорости
Оптимальное значение характеристики ступени:
Окружная скорость:
Средний диаметр:
Допустимые напряжения растяжения в корневом сечении рабочей лопатки
Коэффициент формы
Плотность материала лопатки
Угловая скорость вращения ротора турбины:
Кольцевая площадь
Высота рабочей лопатки:
корневой диаметр рабочего колеса:
Принимаем конструктивно
Значения, полученные в данном разделе, используются только для определения корневого диаметра и в последующих расчетах будут пересчитаны.
1.5. Газодинамический расчет ступени по среднему диаметру
В газодинамическом расчёте ступени по среднему диаметру были определены основные размеры каждой ступени, высоты сопловых и рабочих лопаток, углы выхода потока из лопаточных венцов и параметры потока в межвенцовых зазорах каждой ступени на среднем диаметре. Результаты расчета сведены в таблицу 1.1.
По результатам расчета построен эскиз проточной части (см. рисунок 1.1.) и h-s диаграмма (рис.1.2.)
Таблица 1.1.
Газодинамический расчет ступеней по среднему диаметру
Наименование величины | Формула | Обозна-чение | Размер- ность | Ступень1 | Ступень 2 | Ступень 3 | Ступень 4 |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
КПД ступени | Принимается | hст | - | 0,89 | 0,89 | 0,88 | 0,87 |
Средняя температура в ступени | | Тср | К | 1078 | 950 | 826 | 700 |
Показатель адиабаты | Принимается | К | - | 1,314 | 1,324 | 1,335 | 1,349 |
Параметр | k-1/k | m | - | 0,239 | 0,245 | 0,251 | 0,259 |
Теплоёмкость газа | R/m | СPT | кДж/кгК | 1,205 | 1,177 | 1,147 | 1,114 |
Адиабатический теплоперепад ступени | из п.1.2 | hстад | кДж/кг | 174,9 | 162,8 | 161,6 | 163,1 |
Полная температура за ступенью | | Т2* | К | 1012 | 888 | 764 | 636 |
Полное давление за ступенью | | Р2* | Па | 858652 | 471471 | 237647 | 105253 |
Осевая составляющая скорости за РЛ | Принимается | С2а | м/с | 120 | 140 | 160 | 185 |
Статическая температура за РЛ | | Т2 | К | 1007 | 881 | 753 | 622 |
Статическое давление за РЛ | | Р2 | Па | 836870 | 441635 | 209410 | 83971 |
Удельный объем РЛ | | u2 | м3/кг | 0,346 | 0,574 | 1,036 | 2,132 |
Ометаемая площадь на выходе из РЛ | | F2а | м2 | 0,1712 | 0,2434 | 0,3844 | 0,6842 |
Продолжение таблицы 1.1.