Эскиз проточной части турбины газогенератора ГТД.

Для построения формы проточной части турбины газогенератора необходимо знать высоту сопловых лопаток одноступенчатой ТВД - , высоту рабочих лопаток последней ступени ТНД - , число ступеней ТВД - и ТНД - , а также ширину всех лопаточных решеток - . Кроме и все параметры определены ранее в разделах 3.5 и 3.6: =1; =1; =0,0883 м.

Для того, чтобы найти нужно задаться величиной степени реактивности сопловой решетки на среднем диаметре одноступенчатой ТВД. Расчет производиться последовательно в несколько этапов. В первом приближении выбираем степень реактивности из диапазона . В нашем примере расчета , так как с уменьшением реактивности увеличивается возможный теплоперепад ступени при незначительном уменьшении её кпд.

По выбранному значению определяется изоэнтропный теплоперепад в сопловом аппарате первой ступени ТВД.

Изоэнтропная скорость на выходе из соплового аппарата ТВД

м/с.

Из уравнения неразрывности искомая высота сопловых лопаток

В указанной формуле участвуют параметры, характеризующие процессы происходящие в сопловом аппарате одноступенчатой ТВД: - расход газа через сопловой аппарат, - плотности газа на выходе из соплового аппарата, - скоростной коэффициент сопловых охлаждаемых лопаток, - угол выхода газа из соплового аппарата. Для определения этих параметров можно воспользоваться следующими зависимостями:

= , где = 0,96…0,98 – скоростной коэффициент сопловых неохлаждаемых лопаток, = (5…7)∙10^-3 – снижение скоростного коэффициента в соплах, обусловленное их охлаждением;

Величина угла выбирается из диапазона = 14…20º.

В нашем расчете: = 0,964; = 0,97; =0,006; = 17º.

По полученному значению при известном среднем диаметре = 0,762 м. определяем величину Затем по графику, представленному на рисунке 4, находим минимально возможную степень реактивности - на среднем диаметре соплового аппарата ТВД. В нашем расчете .

Рис. 4. Зависимость от :

Если полученное значение меньше или равно ранее выбранному , то расчет по определению реактивности сопловых лопаток ТВД в среднем сечении и их высоты прекращается. В нашем случае принимаем, что = 0,2 и = 0,069 м. В противном случае ( > ) задаемся большим значением из ранее указанного диапазона (0,2…0,3) и продолжаем расчет. При расчетах следует учитывать, что современных газовых турбинах = 15…18.

Меридиональный профиль проточной части турбины газогенератора вычерчивается в соответствии с выбранным типом форм (см. рис. 3) для ТВД и ТНД. В нашем случае рассматривается двухступенчатая турбина с постоянным средним диаметром .

Базовыми размерами эскиза являются: высота сопловых лопаток первой ступени и рабочих лопаток последней . Необходимо определить высоты сопловых и рабочих лопаток остальных ступеней, ширину всех лопаточных решеток S, радиальные и осевые зазоры в проточной части турбины, длину всей проточной части турбины L и угол её раскрытия γ.

На основе статистических данных выбираем недостающие геометрические соотношения. При этом можно воспользоваться следующими рекомендациями:

· высота рабочих лопаток ;

· ширина сопловых лопаток , где =0,055…0,065, ;

· ширина рабочих лопаток , где =0,04…0,05, (большие значения относятся к первым охлаждаемым ступеням турбины, меньшие – к последним неохлаждаемым);

· осевые зазоры между венцами сопловых и рабочих решеток и между ступенями ;

· радиальные зазоры между торцами рабочих лопаток и корпусом турбины, а также в лабиринтных уплотнениях сопловых лопаток м.

Выбранные размеры сводятся в таблицу 1.

Таблица 1.

Геометрические размеры проточной части трехступенчатой турбины

газогенератора с постоянным средним диаметром

Параметр	ТВД	ТНД
1-я ступень	2-я ступень
сопловая решетка	рабочая решетка	сопловая решетка	рабочая решетка
к	0,065	0,050	0,060	0,045
h, м	0,069	0,0731	0,0833	0,0883
	11,04	10,42	9,15	8,63
S, м	0,0495	0,0381	0,0457	0,0343
, м	0,01	0,01
, м	(между 1 и 2 ст.) = 0,01
, м	0,0015	0,0015	0,001	0,001

Полученные значения высоты и ширины сопловых и рабочих лопаток можно уточнить используя график , представленный на рис. 5. Здесь - удлинение турбинных лопаток, - отношение среднего диаметра турбины к высоте соответствующей лопаточной решетки (сопловой или рабочей).

Рис. 5 Зависимость :

1- рабочая лопатка; 2 – сопловая лопатка.

Длина проточной части турбины газогенератора в осевом направлении

При известном значении L можно определить угол раскрытия проточной части турбины γ, используя геометрические соотношения из таблицы 1.

.

Используя полученное значение угла γ, корректируем эскиз сечения турбины газогенератора, нивелируя возможные погрешности расчета по определению геометрии проточной части. При этом следует помнить, что величина угла γ должна быть меньше 8…12º.

На рис. 6 показана намеченная геометрия проточной части турбины газогенератора с = const, которая и положена в основу дальнейшего расчета. Обычно чертеж меридионального профиля проточной части строится в натуральную величину или в масштабе 1:2, а размеры на чертеже указываются в миллиметрах.

Рис. 6. Эскиз проточной части трехступенчатой

турбины газогенератора двухвального ГТД

На этом предварительный расчет турбины заканчивается и можно переходить ко второму этапу – детальному поступенчатому расчету турбины на среднем диаметре.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: