Расчёт воздухосборной улитки

Определяется радиус входного сечения улитки:

где   360 – однозаходная улитка;  180 – двухзаходная улитка.

Определяется радиус поперечного сечения выходного диффузора

где  = 5…10 – расширение выходного диффузора; – длина выходного диффузора.

Показатель степени в уравнении политропного сжатия в улитке определяется по формуле:

КПД улитки выбирается из диапазона

Определяется скорость воздуха на выходе из улитки: для однозаходной

Где

Проверка

Определяются температура и давление воздуха на выходе из улитки:

Определяется плотность воздуха на выходе из улитки:

Отличие

Определяется степень повышения давления в компрессоре:

Тепловой расчёт одноступенчатой газовой турбины осевого типа.

Исходные данные для расчёта газовой турбины:

- Расход газа через турбину

- Давление газа перед соплами

- Статическая температура газа перед соплами

- Давление газа за рабочими лопатками турбины

-Частота вращения турбокомпрессора

Определяется фактический расход газа через турбину с учётом утечек газа и воздуха через не плотности:

где

Определяется необходимая адиабатическая работа расширения газа в турбине, отнесённая к 1 кг газа:

Для современных турбокомпрессоров

Где принимаем равной внутреннему напору колеса компрессора

Давление газов перед турбиной определяется выражением:

где показатель адиабаты отработавших газов;

температура отработавших газов;

.

Плотность отработавших газов перед турбиной:

Давление полного торможение отработавших газов перед турбиной:

где средняя скорость газа перед сопловой решёткой турбины, м/с.

Средняя изобарная теплоёмкость отработавших газов, в зависимости от их температуры:

Входная энергия в соплах:

Температура полного торможения отработавших газов на входе в турбину:

Полный изоэнтропийный теплоперепад в турбине:

Изоэнтропийный теплоперепад в турбине:

Изоэнтропийный теплоперепад в соплах:

где – степень реактивности турбинной ступени, принимаемая в пределах 0,3–0,45.

Полный изоэнтропийный теплоперепад в соплах:

Действительная абсолютная скорость выхода из сопел:

где коэффициент скорости в сопловых решётках.

Потеря энергии в сопловых решётках:

Температура в конце изоэнтропийного процесса расширения в соплвых решётках:

Температура в конце действительного процесса расширения в сопловых решётках:

Давление газа за сопловой решёткой:

Удельный объём газа за соплами:

Средний диаметр турбиной ступени:

Отношение среднего диаметра турбины к наружному диаметру рабочего колеса компрессора составляет .

Окружная скорость на среднем диаметре колеса турбины:

Оптимальное значение скоростной характеристики ступени:

где угол выхода газа из направляющих лопаток.

Фактическое значение скоростной характеристики ступени:

Высота сопловых лопаток:

где парциальность впуска, рекомендуемое значение 1.

Количество сопловых лопаток:

где шаг сопловых лопаток турбины, выбираемый равным 30 – 35 мм.

Высота рабочих лопаток турбины:

где

– при высоте менее 100 мм;

при высоте от 100 до 200 мм.

Количество рабочих лопаток:

где шаг рабочих лопаток, выбираемый равным мм.

Диаметр корневого сечения рабочих лопаток:

Степень реактивности в корневом сечении лопаток:

Относительная скорость входа газа на рабочие лопатки:

Угол входа газа на рабочие лопатки:

Входная энергия рабочих лопаток:

Изоэнтропийный теплоперепад на рабочих лопатках:

Полный изоэнтропийный теплоперепад на рабочих лопатках:

Температура полного торможения в конце действительного расширения в соплах:

Температура газа в выходном сечении рабочих лопаток:

где – коэффициент скорости в рабочей решётке.

Относительная скорость выхода газа из рабочих лопаток:

Удельный объём газа на выход из рабочих лопаток:

Угол выхода газа из рабочих лопаток:

Пропускная способность газовой турбины:

Проекция абсолютной скорости выхода газа на окружное направление:

Проекция абсолютной скорости выхода газа на осевое направление:

Абсолютная скорость выхода газа из рабочих каналов:

Угол выхода абсолютной скорости из рабочей решётки:

Потеря энергии в рабочей решётке:

Потеря энергии с выходной скоростью:

Окружной КПД ступени газовой турбины ТК:

Разность по окружному КПД ступени посчитанная по приведённым формулам, не должна превышать 1 %.

Потеря мощности на трение и вентиляцию:

Потеря энергии от утечек в радиальных зазорах рабочих лопаток:

где – радиальный зазор рабочих лопаток.

Масса рабочей среды, протекающей через радиальный зазор рабочих лопаток:

Расход рабочей среды через рабочие лопатки:

Истинный угол выхода газа из рабочих лопаток:

С истинным углом выхода газа из рабочих лопаток повторим расчёт параметров:

Угол выхода абсолютной скорости из рабочей решётки:

Потеря энергии с выходной скоростью:

Эффективный КПД газовой турбины:

где механический КПД турбокомпрессора.

Эффективная мощность газовой турбины:

Треугольники скоростей осевой турбины на входе и выходе из рабочего колеса