Расчет ступени газовой турбины (146320)

Посмотреть архив целиком

Исходные данные к расчёту ступени газовой турбины:

Ро,Мпа

То,К

Со,м\с

Р2,Мпа

G,кг\с

n,об\мин

А05

0,339

690

90

0,261

9,3

7800


Ро.Мпа - давление газа перед ступенью.

То,К - температура газов перед ступенью.

Со,м\с - скорость газов на входе в сопла.

Р2,Мпа - давление газов за ступенью.

G,кг\с - расход газа.

n,об\мин - частота вращения ротора турбины.

1. Газодинамический расчет ступени по среднему диаметру.

1.1. Цель этой части работы состоит в определении основных размеров сту­пени, её мощности и КПД, построении треугольников скоростей и хода про­цесса расширения газа на i-s диаграмме.

1.2. Полные параметры (параметры торможения) газа по состоянию перед сту­пенью.

1.2.1. Скорость звука в газе.

1,330

288,000 Дж/(кгК)



ао=

где: К- показатель адиабаты R- газовая постоянная

ao= 514,0988 м/с

1.2.2. Число Маха.

Мо=Со/ао.

Мо= 0,1751

1.2.3. Полная температура газа.

То*=То(1+2)

То*= 693,4892 К

1.2.4. Полное давление газа.

Ро*=Ро(1+Mo2)

Ро*= 0,3460 Мпа

1.3. Температура газа в конце адиабатического расширения отточки О* до точки 2t`

(приложение 1).

Т2t`= То*(Р2/Ро*)

Т2t` = 646,6552 К Т2

1.4. Полный адиабатический теплоперепад газа в ступени.




1.4.1. Теплоёмкость газа.

Ср=R

Ср= 1160,7273 Дж/КГ*К

1.4.2. Полный теплоперепад.

h*аg=Ср(То*-Т2t')

h*аg = 54361,53 Дж/кг

1.5. Предварительно принимаем для среднего диаметра:

1.5.1. Коэффициент скорости сопел - = 0,97,.. 0,98

1.5.2. Коэффициент скорости рабочих каналов - = 0,94...0,96

1.5.3. Угол выхода потока газа из сопел - = 18...25°

1.5.4. Степень реактивности турбины - = 0,2...0,4

Для нашего расчёта принимаем:

1 град.

рад.

0,97

0,94

18

0,25

0,3142


1.6. Адиабатический теплоперепад в соплах. 0,941

h*а.g.с.= h*а.g.(1 -)

h*а.g.с.= 40771,15 Дж/кг

1.7. Температура газа за соплами в конце адиабатического расширения от точки О* до точки 11.

Т1t=То*-h*а.g.с./Ср

Т1t = 658,3637 К

1.8. Давление газа за соплами.

P1=Po*( Т1t/To*)

Р1= 0,2806 Мпа

1.9. Действительная температура газа за соплами при расширении по полит­ропе.

Т1 = To*(P1/Po*)

Т1 = 660,3892 к

1.10. Плотность газа по параметрам за соплами.

1 = Р1/(RТ1)

1= 1,4752 кг/м

1.11. По расчетным параметрам построим процесс расширения газа в соплах

на i-s диаграмме.

1.12. Фиктивная скорость газа в ступени.

=

= 329,7318 м/с

1.13. Абсолютная скорость газа на выходе из сопел.

С1 =

С1 = 276,9894 м/с

1.12. Оптимальное значение характеристики ступени.

Хопт =

Хопт= 0,5326.20

1.13. Окружная скорость на среднем диаметре.

Хопт

175,6217 м/с

1.14. Средний диаметр ступени.

= 60

= 0,43023 м.

1.15. Высота сопловой лопатки.

|С =

|С= 54,51874 мм

1.16. Необходимо выполнить следующие проверки соотношений расчетных геометрических и термодинамических параметров ступени.

1.16.1. Веерность ступени.

/|С = 7,8915

1.16.2. Проверка рабочих лопаток на прочность от действия центробежных сил.

1.16.2.1. Напряжения, развивающиеся в рабочей лопатке.

= 2

= 2 кг/мм

1.16.2.2. Условие прочности рабочей лопатки.


где - предел длительной прочности материала, принятый в качестве показателя прочности, = 1,5...2.0 - запас прочности лопатки. I

= 120кг/мм - предел длительной прочности для принятого материала (1), длля температуры газа T = 733 К и заданного срока службы лопатки =(20...40) х10 часов.