148342 (692306), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

;

Из уравнения баланса мощностей:

Удельная полезная работа:

Расход воздуха при 10 МВт составит

1.2 Моделирование компрессора

Осевой компрессор проектируемого ГПА при нормальных атмосферных условиях (Р_о=0,1013Мпа; Т_о=285К) должен обеспечивать следующие характеристики работы в расчетном режиме:

массовый расход воздуха;

степень повышения давления;

КПД компрессора.

Воздушный осевой компрессор должен работать в диапазоне применяемого приведенного расхода 0,8 … 1,09 от расчетного значения.

Для создания проточной части воздушного осевого компрессора в качестве модели используем проточную часть воздушного осевого компрессора газотурбинной установки ГТК-10-4, выпускаемой НЗЛ.

Моделирование осевого компрессора проектируемой установки можно провести двумя способами:

В качестве точки моделирования на характеристике осевого компрессора выбрать прежнюю расчетную точку, ввести коэффициент моделирования m и уменьшить частоту вращения ротора на этот коэффициент.

Расчетную точку на характеристике компрессора сместить по частоте вращения ротора; при этом размеры компрессора остаются прежними.

Наиболее оправданным является выбор первого варианта, так как он не приводит к снижению КПД, в то время как второй вариант ведет к снижению КПД на 1-1,5%.

Определим коэффициент моделирования

где:

G проект = 83,72 кг/с - расход воздуха через проектный компрессор;

G модель = 86,20 кг/с - расход воздуха через модельный компрессор;

Т_В проект = 288 К - температура воздуха на входе в проектный компрессор;

Т_В модель = 288 К - температура воздуха на входе в модельный компрессор;

Р₁ проект = 101,3 кПа - давление воздуха на входе в проектный компрессор;

Р₁ модель= 101,3 кПа - давление воздуха на входе в модельный компрессор;

Частоту вращения проектного воздушного осевого компрессора определим используя следующее соотношение:

2. Газодинамический расчет турбины

2.1 Предварительный расчет

Чтобы распределить теплоперепад между ступенями, необходимо определить степень понижения давления, расход газа, работу расширения газа в турбине, полезную работу и полезную мощность этой турбины. Часть данных известна из задания и теплового расчета. Результаты предварительного расчета сведены в табл.2.1

Давление газа перед турбиной

Данные предварительного расчета

Наименование величины	Формула	Обозн	Разм.	Величина
Температура газа перед турбиной	задано	Т0*	К	1063
Давление газа перед турбиной	найдено	Р0*	МПа	0,4236
Полная мощность турбины	задано	N	МВт	10
Частота вращения ротора ТВД	задано	nТВД	об/мин	5280
Частота вращения ротора ТНД	задано	nТНД	об/мин	4800
Атмосферное давление	задано	Ра*	Па	101300
Расход газа через турбину	из расчета		кг/с	82,83
Степень расширения	из расчета	Т	-	3,982
Адиабатический теплоперепад в турбине		Hад*	кДж/кг	358,1
Полная температура газа за турбиной		ТZ*	K	791,5
Давление за выходным трактом	Р0*/Т	РТ*	МПа	0,106
Удельный объем газа за турбиной	RТZ* /РТ*	Т	м3/кг	2,143
Скорость перед диффузором	задано	СZ	м/с	220
Скорость в выходном патрубке	задано	СВЫХ	м/с	50
КПД выходного диффузорного патрубка	задано	Д	-	0,5
Потеря полного давления в диффузоре		РД	Па	5355
Полное давление за ступенью		РZ*	Па	111737
Давление за последней ступенью		РZ	МПа	0,100
Адиабатический теплоперепад в турбине по параметрам торможения		Hад1-z	кДж/кг	370,5

Распределим теплоперепад по турбинам, исходя из теплового расчета ГТУ, из которого известен теплоперепад на ТНД.

Н_ТНД = 125,75 кДж/кг;

H_ТВД = H_Т - Н_ТНД = 315,15-125,75=189,40 кДж/кг.

Кинематические параметры, принимаемые перед газодинамическим расчётом, сводим в табл.2.2

Таблица 2.2. Кинематические параметры

Наименование	Обозначение	Разм.	ТВД	ТНД
Угол выхода потока из сопел	1	град.	17,40	22,44
Степень реактивности ступени		-	0,350	0,485
Скорость выхода потока из РК	С2а	м/с	183,6	171,0

Для стационарных ГТУ КПД турбины возрастает при понижении выходной скорости. Величина этой скорости при заданном расходе и параметрах газа на выходе определяется торцевой площадью последней ступени, которая в свою очередь связана с прочностью рабочих лопаток.

Определим корневой диаметр ступени ТВД:

= n/30 = 542,4

= *5280/30 = 552,9 рад/с;

Определим корневой диаметр ступени ТНД:

= n/30;

= *4800/30 = 502,7 рад/с;

2.2 Газодинамический расчет ступеней по среднему диаметру

Распределив теплоперепад и задав кинематические параметры, можно произвести газодинамический расчет по среднему диаметру, результаты которого сведены в табл.2.3

Таблица 2.3. Результаты газодинамического расчета по среднему диаметру

Наименование величины	Формула	Обозн	Разм.	ступень ТВД	ступень ТHД
1	2	3	4	5	6
Адиабатический теплоперепад ступени	найден	hстад	кДж/кг	189,4	125,8
Полная температура за ступенью		Т2*	К	919,4	819,7
Полное давление за ступенью		Р2*	Па	217929	131826
Осевая составляющая скорости за РЛ	задаемся	С2а	м/с	183,6	171,0
Статическая температура за РЛ		Т2	К	904,9	807,1
Статическое давление за РЛ		Р2	Па	202602	123180
Удельный объем РЛ		V2	м3/кг	1,286	1,887
Ометаемая площадь на выходе из РЛ		F2а	м2	0,574	0,914
Высота РЛ		lр	м	0,153	0,244
Веерность ступени		Dl	-	7,794	4,897
Окружная скорость на среднем диаметре РЛ		U2	м/с	329,8	300,0
Адиабатический теплоперепад в соплах		hсад	кДж/кг	123,1	64,8
Степень реактивности на среднем диаметре	принимаем	cp	-	0,350	0,485
Скорость газа на выходе из сопел		С1	м/с	486,3	352,7
Угол выхода потока из сопел	Принимаем	1	град	17,40	22,44
Осевая составляющая скорости за СА		C1а	м/с	145,4	134,6
Статическая температура за СА		Т1	К	961,1	865,8
Статическое давление за СА		Р1	Па	277574	169384
Удельный объем за СА		V1	м3/кг	0,997	1,472
Ометаемая площадь на выходе из СА		F1а	м2	0,554	0,906
Высота сопловой лопатки		lc	м	0,148	0,242
Окружная скорость на среднем диаметре СА		U1	м/с	328,5	299,6
Коэффициент расхода для СА		C1а-	-	0,443	0,449
Окружная проекция абсолютной скорости		С1u	м/с	464,0	326,0
Окружная проекция относительной скорости		W1u	м/с	135,5	26,4
Угол входа потока на РЛ		1	град	47,02	78,89
Скорость выхода потока на РЛ		W1	м/с	198,8	137,2
Скорость выхода потока из РЛ		W2	м/с	394,1	356,5
Угол выхода потока из РЛ		2	град	27,77	28,67
Окружная проекция относительной скорости		W2U	м/с	348,7	312,8
Окружная проекция абсолютной скорости		C2U	м/с	18,86	12,76
Угол выхода потока за РЛ		2	град	84,1	85,7
Скорость выхода потока		C2	м/с	184,6	171,5
Скорость звука в потоке за РЛ		a2	м/с	588,7	556,0
Число Маха за РЛ		MС2	-	0,314	0,308
Скорость звука на выходе из СА		a1	м/с	606,8	575,9
Число Маха на выходе из СА		MС1	-	0,801	0,612
Температура заторможенного потока на РЛ		T1W*	К	978,2	873,9
Ширина РЛ на среднем диаметре		Bpcp	м	0,046	0,073
Передний осевой зазор		S1	м	0,016	0,026
Ширина сопел на среднем диаметре		BCcp	м	0,051	0,080
Задний осевой зазор		S2	м	0,024	0,038

2.3 Выбор и расчет закона закрутки для каждой из ступеней

Выполненный расчет ступеней по среднему диаметру определяет требования к геометрии лопаток только в одном сечении - среднем. У корня и на периферии условия обтекания будут отличаться. Поэтому производим расчет ступени с учетом закрутки. Лопаточные аппараты профилируются так, чтобы обеспечить радиальное равновесие потока в межвенцовых зазорах. За счет безударного обтекания рабочих лопаток и предупреждения побочных течений газа в ступени экономичность ступени повышается. Закрутка приводит к увеличению степени реактивности ступени от корневого сечения к периферии.

Характеристики

Список файлов курсовой работы