Материал: Расчет ступени осевой турбины

Окружную составляющую абсолютной скорости газа за рабочим колесом вычисляем по формуле:

Осевую составляющую абсолютной скорости газа за рабочим колесом принимаем:

Изоэнтропическую степень реактивности вычисляем по формуле:

Кинематическую степень реактивности вычисляем по формуле:

Угол абсолютной скорости газа за рабочим колесом вычисляем по формуле:

Абсолютную скорость газа за турбиной вычисляем по формуле:

Угол выхода потока из рабочего колеса в относительном движении вычисляем по формуле:

Угол входа потока в рабочее колесо в относительном движении вычисляем по формуле:

Угол поворота потока в решетке вычисляем по формуле:

Относительную скорость газа на выходе из рабочего колеса вычисляем по формуле:

Относительную скорость газа на входе в рабочее колесо вычисляем по формуле:

Приведенную абсолютную скорость газа в осевом зазоре вычисляем по формуле:

Приведенное значение окружной скорости на входе в рабочее колесо вычисляем по формуле:

Температуру торможения относительной скорости на входе в рабочее колесо вычисляем по формуле:

Приведенную относительную скорость газа на входе в рабочее колесо вычисляем по формуле:

Приведенную относительную скорость газа на выходе из рабочего колеса вычисляем по формуле:

Приведенную абсолютную скорость газа на выходе из рабочего колеса вычисляем по формуле:

Расчеты параметров потока на среднем и периферийном диаметрах при профилировании лопаток по закону постоянства угла абсолютной скорости сведены в таблицу 2 Приложения 2.

По результатам расчетов ступени осевой турбины по закону постоянства угла абсолютной скорости строим треугольники скоростей для каждого сечения (Приложение 3). А также изменение параметров потока по радиусу пера лопатки, изображаем в Приложении 4.

. Расчёт параметров потока по радиусу проточной части при профилировании лопаток по закону гиперболического возрастания к корню тангенса угла потока в осевом зазоре

Радиус в осевом зазоре:

Радиус на выходе из рабочего колеса:

Средний радиус:

Угол абсолютной скорости газа в осевом зазоре вычисляем по формуле:

где

Осевую составляющую абсолютной скорости в осевом зазоре принимаем:

Окружную составляющую абсолютной скорости газа в осевом зазоре вычисляем по формуле:

Абсолютную скорость газа в осевом зазоре вычисляем по формуле:

Изоэнтропическую абсолютную скорость газа в осевом зазоре вычисляем по формуле:

Изоэнтропическую работу в сопловом аппарате вычисляем по формуле:

Окружную скорость решетки на входе в рабочее колесо вычисляем по формуле:

Окружную скорость решетки на выходе из рабочего колеса вычисляем по формуле:

Окружную составляющую абсолютной скорости газа за рабочим колесом вычисляем по формуле:

Осевую составляющую абсолютной скорости газа за рабочим колесом принимаем:

Кинематическую степень реактивности вычисляем по формуле:

Изоэнтропическую степень реактивности вычисляем по формуле:

Угол выхода потока из рабочего колеса в абсолютном движении вычисляем по формуле:

Абсолютную скорость газа за турбиной вычисляем по формуле:

Угол выхода потока из рабочего колеса в относительном движении вычисляем по формуле:

Угол входа потока в рабочем колесе в относительном движении вычисляем по формуле:

Угол поворота потока в решетке вычисляем по формуле:

Относительную скорость газа на выходе из рабочего колеса вычисляем по формуле:

Относительную скорость газа на входе в рабочее колесо вычисляем по формуле:

Приведенную абсолютную скорость газа в осевом зазоре вычисляем по формуле:

Приведенное значение окружной скорости на входе в рабочее колесо вычисляем по формуле:

Приведенное значение окружной скорости на выходе из рабочего колеса вычисляем по формуле:

Температуру торможения относительной скорости на входе в рабочее колесо вычисляем по формуле:

Температуру торможения относительной скорости на выходе из рабочего колеса вычисляем по формуле:

Приведенную относительную скорость газа на входе в рабочее колесо вычисляем по формуле:

Приведенную относительную скорость газа на выходе из рабочего колеса вычисляем по формуле:

Приведенную абсолютную скорость газа на выходе из рабочего колеса вычисляем по формуле:

Расчеты параметров потока в среднем и периферийном сечениях при профилировании лопаток по закону гиперболического возрастания к корню тангенса угла потока в осевом зазоре сведены в таблицу 3 Приложения 2.

. Профилирование элементов ступени турбины в корневом сечении

Диаметр на входе в рабочее колесо принимаем:

Шаг решетки вычисляем по формуле:

Угол входа потока в рабочее колесо вычисляем по формуле:

Угол выхода потока из рабочего колеса вычисляем по формуле:

Приведенное значение изоэнтропической скорости в относительном движении вычисляем по формуле:

Определяем угол отставания потока в косом срезе рабочего венца, используя номограмму [2]:

эффективный угол выхода из решетки вычисляем по формуле:

Степень конфузорности вычисляем по формуле:

Угол поворота потока вычисляем по формуле:

Определяем оптимальный относительный шаг, используя номограмму [2]:

Хорду профиля лопатки вычисляем по формуле:

Вычислим напряжения растяжений, для проверки рабочих лопаток на прочность от действия центробежных сил, развивающиеся в рабочей лопатке по формуле:

Предел длительной прочности определяем по справочным данным для материала рабочей лопатки ЖС6-К:

Допустимое напряжение растяжения на втулке вычисляем по формуле:

где  - запас прочности лопатки, задаемся

Относительную площадь лопатки вычисляем по формуле:

Максимальная толщина профиля на периферии:

где  - относительная толщина профиля рабочей лопатки в периферийном сечении, задаемся ;

учитывая рекомендации по профилированию лопаток, принимаем

Площадь периферийного сечения:

Площадь втулочного сечения:

Площадь среднего сечения:

Определяем конструктивный угол на входе в решетку, используя номограмму [2]:

Конструктивный угол на выходе из решетки принимаем:

Горло межлопаточного канала вычисляем по формуле:

Радиус выходной кромки вычисляем по формуле:

Радиус входной кромки вычисляем по формуле:

Угол установки профиля вычисляем по формуле:

Ширину решетки вычисляем по формуле:

Относительное удаление максимальной толщины профиля от входной кромки вычисляем по формуле:

Удаление максимальной толщины профиля вычисляем по формуле:

Длину развертки профиля вычисляем по формуле:

Угол заострения на входе вычисляем по формуле:

Угол заострения на выходе вычисляем по формуле:

Принимаем угол отгиба выходной кромки:

Вспомогательные параметры

Угол касательной к окружности с центром О2:

Угол касательной к окружности с центром О1:

Расчеты основных геометрических параметров профиля рабочей лопатки на среднем и периферийном диаметре сведем в таблицу 1,приложение 5.

На основе полученных данных изобразим процесс расширения газа в ступени осевой турбины в H - S координатах (Приложение 6).

По результатам расчета чертим профили лопаток рабочего колеса в различных сечениях, изображаем в Приложении 7.

Заключение

В данной курсовой работе был произведен расчет ступени осевой турбины с определением основных газодинамических параметров на различных радиусах, выбор закона закрутки с построением соответствующих треугольников скоростей для трех принципиальных сечений, графиков изменения параметров потока по радиусу пера лопатки, а также профилей рабочей лопатки в этих сечениях.

Ступень была спрофилирована по закону постоянства угла абсолютной скорости  , так как данный закон обеспечивает незначительное изменение степени реактивности и угла  по радиусу.