Детальный расчет первой нерегулируемой и последней ступеней ЦВД

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.