Расчет радиально – осевой турбины

 

Выбор оптимальных параметров и соотношений размеров радиально – осевой турбины не имеют однозначного решения, поэтому в настоящем расчете приходится указывать широкие пределы для выбора отдельных величин и рекомендовать выполнение расчета в нескольких вариантах.

5.4.1 Давление газа перед турбиной (см. раздел 5.1)

5.4.2 Температура газа перед турбиной, задана

5.4.3 Давление газа за турбиной

5.4.4 Частота вращения турбины (из раздела 5.2),

5.4.5 Характеристики рабочего тела (газа):

- удельная газовая постоянная  = 288,4 Дж/ кг К;

- показатель адиабаты к = 1,33;

 

5.4.6 Адиабатная (располагаемая) работа расширения

5.4.7 Скорость, эквивалентная адиабатной работе газа:

5.4.8 Расчетная характеристика турбинной ступени, принимаем

= 0,65÷0,7;

5.4.9 Окружная скорость рабочего колеса на входе

,

при выборе n проверяют окружную скорость на периферии колеса, которая не должна превышать 500 м/с;

5.4.10 Диаметр колеса на периферии (на входе)

5.4.11 Минимальный диаметр втулки колеса, принимаем

5.4.12 Осевая составляющая абсолютной скорости на выходе из колеса:

5.4.13 Угол абсолютной скорости потока на выходе из рабочего колеса, принимаем:

5.4.14 Окружной КПД турбинной ступени, принимаем

 

Рисунок 6 – Схема проточной части радиально-осевой турбины

5.4.15 Приведенная скорость, определенная по адиабатному перепаду на ступень

5.4.16 Температура газа на выходе из рабочего колеса

5.4.17 Площадь выходного сечения колеса:

5.4.18 Наружный диаметр на выходе

5.4.19 Средний диаметр колеса на выходе

5.4.20 Отношение диаметров

,

величина  должна быть меньше 0,8. В противном случае затрудняется меридиональное профилирование колеса с малыми потерями. Для уменьшения  следует выбирать большие значения ;

5.4.21 Окружная скорость на выходе из рабочего колеса

5.4.22 Угол потока в относительном движении на выходе из колеса

5.4.23 Скорость потока в относительном движении на выходе из рабочего колеса:

5.4.24 Минимальная степень реактивности

 

5.4.25 Расчетная степень реактивности

5.4.26 Адиабатная работа расширения в соплах

5.4.27 Коэффициент скорости в соплах, принимаем

5.4.28 Скорость газа на выходе из сопел

5.4.29 Температура газа за сопловым аппаратом:

5.4.30 Давление газа за сопловым аппаратом

5.4.31 Удельный объем на выходе из сопел

5.4.32 Угол потока на выходе из соплового аппарата, принимаем =12÷20°, угол  выбирают таким образом, чтобы угол  составлял 80÷100°. Геометрический угол  в этом случае принимается равным 90°. Оптимальная относительная высота канала  находится в пределах 0,07÷0,1 и минимально допустимая высота равна 3÷4 мм. Если в результате расчета при = 12° высота получается меньше 3 мм, то расчет повторяют, задаваясь новым значением , равным 0,5÷0,6. В этом случае, при заданном , уменьшаются ,  и увеличивается . В крайнем случае, вводят парциальность;

5.4.33 Длина сопловой лопатки на выходе

5.4.34 Относительная скорость потока на входе в рабочее колесо

5.4.35 Температура потока, заторможенного на входе в рабочую решетку

5.4.36 Приведенная скорость

5.4.37 Угол входа потока в рабочее колесо

5.4.38 Адиабатная работа расширения в рабочем колесе

5.4.39 Коэффициент скорости в рабочем колесе, принимаем = 0,78÷0,98;

5.4.40 Относительная скорость потока на выходе из рабочего колеса (проверка п. 5.4.23.)

,

необходимо, чтобы выполнялось условие , т.к. в противном случае канал в рабочем колесе будет диффузорным, что неблагоприятно скажется на КПД;

5.4.41 Окружная составляющая абсолютной скорости на выходе из рабочего колеса

5.4.42 Абсолютная скорость потока на выходе из рабочего колеса

5.4.43 Потери энергии с выходной скоростью

5.4.44 Окружные потери энергии в сопловом аппарате

5.4.45 Окружные потери энергии в рабочем колесе

5.4.46 Угол потока на выходе из турбинной ступени

5.4.47 Окружная работа ступени

 

5.4.48 Окружной КПД турбинной ступени

5.4.49 Угловая скорость колеса

5.4.50 Коэффициент динамической вязкости газа при температуре  определяется по таблицам термодинамических свойств газов;

5.4.51 Критерий Рейнольдса

,

где - плотность газа на выходе из соплового аппарата;

5.4.52 Коэффициент трения диска колеса с корпусом со стороны картера

5.4.53 Коэффициент трения в осевом зазоре между корпусом и покрывным диском:

          - для полузакрытого колеса

,

где - угол поворота потока в рабочем колесе в меридиональной плоскости

;

          - для закрытого колеса

5.4.54 Коэффициент дисковых потерь

,

где

5.4.55 Зазор между корпусом и рабочим колесом

5.4.56 Коэффициент потерь от утечек

 

 

5.4.57 Коэффициент неучтенных потерь энергии, принимаем

5.4.58 Внутренний КПД турбины

5.4.59 Радиальный зазор между сопловым аппаратом и рабочим колесом принимаем

5.4.60 Мощность турбины

5.4.61 Погрешность вычисления мощности турбины

.

Расхождение между мощностью турбины, определенной в этом разделе и предварительном расчете не должно превышать 5%.