Выбор числа ступеней турбины высокого давления и распределения между ними теплового перепада.

Во всех существующих и проектируемых авиационных ГТД ТВД имеют не более двух ступеней. Причем предпочтение отдается одноступенчатой высоконагруженной турбине.

Для определения окружной скорости на среднем диаметре ТВД используем значения и .

= p n_I

Если величина не известна, то при заданном значении по статистическим данным назначается окружная скорость из диапазона = 350…450 м/с. Затем определяется величина :

= / = 0,762 м.

Располагаемый теплоперепад ТВД по статическим параметрам

= 301925,02 + 44000,95 = 345925,97 Дж/кг.

Чтобы определить выходные потери необходимо задаться приведенной скоростью l_2I на выходе из ТВД (обычно l_2I = 0,4…0,5) и определить выходную скорость

С_2I = = 0,5 = 296,65 м/с.

Тогда выходные потери за ТВД составляют

= Дж/кг.

Относительные выходные потери для этих условий

= .

Скорость эквивалентная изоэнтропному теплоперепаду

С_OSI = м/с.

Определяется характеристическое отношение скоростей в ТВД (параметр Y по ГОСТ 23851 - 79) параметр Парсонса [1]

Y_{I = .}

Оптимальные величины этого параметра Y в современных одноступенчатых ТВД достигают значений Y_опт = 0,47…0,50, а в проектируемых турбинах ГТД новых поколений он может достигать величин Y = 0,43…0,46. Последнее обстоятельство продиктовано стремлением реализовать максимальный теплоперепад в одной ступени. В этом случае уменьшается температуры газа в последующих ступенях, в результате обеспечивается снижение расхода охлаждающего воздуха.

Конечно кпд одной изолированной ступени при этом снижается. Во-первых, из-за повышенной кривизны рабочих лопаток и, во-вторых, за счет роста выходных потерь. Однако в многоступенчатых турбинах выходные потери используются в последующих ступенях, что несколько компенсирует указанное снижение кпд.

В настоящем расчете примем число ступеней ТВД Z_I = 1, то есть располагаемый теплоперепад должен быть сработан в одной ступени.

Если параметр Y_I ниже приведенных выше значений следует проектировать двухступенчатую ТВД, при этом следует снизить окружную скорость за счет уменьшения ранее выбранного диаметра .

Распределение теплоперепадов по ступеням двухступенчатой ТВД следует производить согласно соотношению: (0,55 ÷ 0,60) - в первой ступени; (0,45 ÷ 0,40) - во второй ступени.

Степень нагруженности ступени может быть оценена также при помощи коэффициента нагрузки

= .

здесь – кпд ступени по статическим параметрам

= = 0,94 .

В высоконагруженных ступенях ТВД степень нагруженности ступени может достигать m_н» 1,75…2,0. Расчетный и экспериментальный анализ показал, что изменение m_н в диапазоне 1,2 …1,7 оказывает слабое влияние на кпд ступени.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: