Детальный расчет первой нерегулируемой и последней ступеней ЦВД
Исходными данными для расчета являются полученные выше в результате расчета регулирующей ступени параметры пара и его расход перед первой нерегулируемой ступенью (в камере регулирующей ступени): (9,1 Мпа), (3408,7 кДж/кг), расход пара G1 (203,3 кг/с), а также исходные данные, указанные в начале. Для нахождения некоторых величин надо использовать процесс расширения пара в ЦВД в is-диаграмме… Читать ещё >
Детальный расчет первой нерегулируемой и последней ступеней ЦВД (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Детальный расчет ступеней имеет целью определение их геометрических размеров, скоростей и углов потока, выбор профилей сопловых и рабочих лопаток, определение коэффициентов потерь энергии, мощности, развиваемой ступенью, и ее экономичности.
Исходными данными для расчета являются полученные выше в результате расчета регулирующей ступени параметры пара и его расход перед первой нерегулируемой ступенью (в камере регулирующей ступени): (9,1 Мпа), (3408,7 кДж/кг), расход пара G1 (203,3 кг/с), а также исходные данные, указанные в начале. Для нахождения некоторых величин надо использовать процесс расширения пара в ЦВД в is-диаграмме, построенный по результатам расчета регулирующей ступени, при относительном внутреннем КПД нерегулируемых ступеней ЦВД из диапазона 0.81…0.83 (0.81) и представленный на рис. 6.
Детальный расчет первой и последней ступеней цилиндра высокого давления приведен в табл. 3. Расчет ступеней ведется на среднем диаметре. Для всех нерегулируемых ступеней ЦВД приняты неизменными: угол выхода из сопл б1Э=13°, корневая степень реакции сК=0,05, корневой диаметр dК=0,9 м, хорды профилей сопловых b1=0,08 м и рабочих b2=0,03 м решеток. Величины b1 и b2 используются для определения коэффициентов расхода м и коэффициентов скорости сопловых ц и рабочих ш решеток по кривым, изображенные на рис. 3 и 4. При определении высоты рабочих лопаток величины перекрыш принимаются по данным табл. 2.
После определения КПД производят построение процесса расширения пара в ступени в iS-диаграмме подобно тому, как это сделано для одновенечной регулирующей ступени (см. рис.1.).
Величина. | Обозначение. | Единица измерения. | Расчётная формула, способ определения. | Ступени ЦВД. | |
Первая нерегулируемая. | Последняя. | ||||
Соплов. | Рабочая. | Соплов. | Рабочая. | ||
Расход пара. | G. | кг/с. | Расход через ступень. | =203,3. | |
Параметры пара перед ступенью. | РО. | МПа. | Процесс в iS-диаграмме Рис. 6. | 9,1. | 3,5. |
to. | C. | ||||
io. | кДж/кг. | 3408,7. | |||
Коэффициент использования входной скорости. | о. | ; | задаемся. | ||
Кинетическая энергия на входе в ступень. | кДж/кг. | задаемся. | 1,7. | ||
Располагаемый теплоперепад от параметров торможения. | " . | 40,5. | 47,3. | ||
Изоэнтропный теплоперепад ступени. | " . | 40,5. | 45,6. | ||
Средний диаметр | d. | м. | задаемся. | 0,9. | 0,963. |
Корневой диаметр | dК. | м. | dК= d-l l-рассчитывается. | 0,875. | 0,875. |
Окружная скорость. | u. | м/с. | 141,3. | 151,3. | |
Отношение скоростей. | х. | ; | 0,497. | 0,5. | |
Степень реакции: | |||||
корневая. | К. | ; | Принимается. | 0,05. | 0,05. |
средняя. | ср | ; | 0,126. | 0,1783. | |
у периферии. | П. | ; | 0,192. | 0,24. | |
Изоэнтропный теплоперепад в решётках. | h01. | кДж/кг. | 35,4. | 37,47. | |
h02. | " . | 5,1. | 8,13. | ||
Теоретическая скорость на выходе из сопловых решеток. | с 1t. | м/с. | 266,07. | 273,75. | |
Условная скорость в ступени. | сф. | " . | 284,6. | ||
Параметры пара за сопловой решеткой. | Р 1. | МПа. | Из процесса в iS-диаграмме. | 8,3. | 2,85. |
V1t. | м 3/кг. | 0,02. | 0,07. | ||
Числа Маха за сопловыми решетками. | М 1t. | . | 0,573. | 0,537. | |
Эффективные углы решеток. | 1Э. | град. | Принято из конструктивных соображений. | ||
Выходная площадь сопловой решетки. | F1. | м 2. | предварительно оценим коэффициент расхода 1=0,97. | 0,0158. | 0,0491. |
Высота сопловой решетки. | l1. | м. | при . | 0,0248. | 0,0723. |
Профиль сопловой решётки. | Выбираем по табл. 2 по 1Э, М 1t. | С-90−12А. | С-90−12А. | ||
Относительный шаг решетки. | Принимаем по данным табл. 2. | 0,8. | 0,8. | ||
Коэффициент расхода. | ; | По графику рис. 2 по. | 0,965. | 0,978. | |
Уточненное значение. | F1. | м 2. | 0,0158. | 0,0488. | |
Уточненное значение. | l1. | м. | 0,0249. | 0,0717. | |
Коэффициент скорости. | ; | По рис. 3. | 0,958. | 0,969. | |
Угол выхода из сопловой решетки. | град. | 25,03. | 25,1. | ||
Коэффициент потерь энергии в соплах. | С. | ; | 0,0822. | 0,061. | |
Потери в соплах. | кДж/кг. | 2,91. | 2,39. | ||
Действительная скорость истечения из сопл. | м/с. | 254,9. | 265,67. | ||
Относительная скорость входа в рабочую решетку. | м/с. | 140,22. | 143,42. | ||
Теоретическая относительная скорость выхода из рабочей решетки. | м/с. | 172,8. | 191,91. | ||
Параметры за рабочей решеткой. | Р 2. | МПа. | Из iS-диаграммы Рис. 6. | 7,8. | 2,2. |
V2t. | м 3/кг. | 0,021. | 0,088. | ||
Число Маха для состояния за рабочей решеткой. | ; | 0,375. | 0,382. | ||
Площадь рабочей решетки. | м 2. | предварительно оценим коэффициент расхода 2 2=0,94 — первая ступень 2=0,92 — последняя. | 0,0263. | 0,093. | |
Высота рабочей решетки. | l2. | м. | 0,0275. | 0,076. | |
l. | м. | l-перкрыша определяется по табл. 3. | 0,0026. | 0,0043. | |
Угол входа относительной скорости. | град. | 50,3. | 51,6. | ||
Эффективный угол выхода из решетки. | 2Э. | град. |  19,7. | 23,9. | |
Профиль рабочей решетки. | По табл. 2. | Р-3525Б. | Р-3525А. | ||
Относительный шаг решетки. | ; | По табл. 2. | 0,6. | 0,55. | |
; | (Принято м). | 1,091. | 0,394. | ||
Коэффициент расхода. | ; | По рис 2 по и =180-(1+2Э). | 0,956. | 0,972. | |
Коэффициент скорости рабочих решеток. | ; | По рис. 4. | 0,881. | 0,91. | |
Действительная скорость. | м/с. | 152,25. | 174,6. | ||
Угол выхода в относительном движении. | град. |  21,4. | 25,3. | ||
Абсолютная выходная скорость. | c2. | м/c. |  55,65. | 74,78. | |
Угол выхода абсолютной скорости. | град. | 89,6. | 84,9. | ||
Коэффициент потерь энергии в рабочей решетки. | л. | ; | 0,2238. | 0,1719. | |
Потери в рабочих решетках. | hР. | кДж/кг. | 3,343. | 3,165. | |
Потери с выходной скоростью. | hВ.С. | " . | 1,548. | 2,803. | |
Располагаемая энергия ступени. | Ео. | кДж/кг. | Для первой ступени В. С=1 для последней В. С=0. | 38,95. | 47,3. |
Относительный лопаточный КПД. | *ОЛ. |  0,839. | 0,826. | ||
По проекциям скоростей. | *ОЛ. | Совпадение КПД хорошее. При разнице больше 1% расчёт повторяется. | 0,839. | 0,817. | |
Мощность, развиваемая на лопатках ступени. | Nu. | кВт. | 5516,76. | 5730,8. | |
Конструктивные характеристики диафрагменного уплотнения ступени: | |||||
диаметр уплотнения. | dy. | м. | Принимается из конструктивных соображений. | 0,35. | 0,35. |
зазор в уплотнении. | м. | 3?10−4. | 3?10−4. | ||
число гребней. | Zy. | ; | |||
коэффициент расхода. | у. | ; | 0,73. | 0,73. | |
шаг гребней. | S. | м. | 0,005. | 0,005. | |
относительный зазор | 0,6. | 0,6. | |||
коэффициент. | Ку. | 1,7. | 1,7. | ||
относительная потеря от утечек в диафрагменном уплотнении. | Д.У. |  0,001. | 0,53. | ||
относительная потеря на трение. | ТР. |  0,0042. | 0,147. | ||
коэффициент. | КТР. | КТР=(0,45?10−3… 0,8?10−3). | 0,6?10−3. | 0,6?10−3. | |
Конструктивные характеристики периферийного уплотнения. | |||||
осевой зазор | м. | (0,003…0,005). | 0,004. | 0,004. | |
радиальный зазор | м. | (0,0012…0,0015). | 0,0012. | 0,0018. | |
диаметр периферийного уплотнения. | dП. | м. | d+l2. | 0,927. | 1,039. |
число гребней. | ZГ. | (2…4). | |||
Эквивалентный зазор | м. |  0,65. | 0,65. | ||
Относительная потеря от утечек через периферийное уплотнение. | ПУ. | ; |  0,0474. | 0,0188. | |
Относительный внутренний КПД ступени. | oi. | ; | 0,7869. | 0,7914. |