вкр. Брянский государственный технический

Название	Брянский государственный технический
Дата	13.11.2022
Размер	3.76 Mb.
Формат файла
Имя файла	Kovtun_S.docx
Тип	Реферат #786028
страница	3 из 7

1 2 3 4 5 6 7

2.2.5. Расчет газовой турбины.
Температура газа за турбиной при изоэнтропийном расширении

,

где

Изоэнтропийный перепад энтальпий в турбине

,

где

, взята по средней температуре

Действительный перепад энтальпий в турбине

Температура газа за турбиной

Эффективная удельная работа ГТУ с учетом охлаждения

где

, где

Механический КПД турбины и компрессора

Внутренний КПД турбины с учетом аэродинамических и термодинамических потерь от охлаждения в проточной части турбины

Расход газа

Расход топлива

,

где

2.3. Расчёт проточной части газовой турбины
2.3.1. Выбор основных параметров установки
Рассматривается турбина типа ГТН-25 ПО ТМЗ выполненная по схеме 2+2.

По данным ПО ТМЗ для второй ступени ТНД

, коэффициент возврата тепла

.

При

.

Полный изоэнтропийный перепад энтальпий с учётом коэффициента возврата тепла

Ометаемая площадь рабочих лопаток последней ступени газовой турбины:

где

– расход газа через ТНД будет больше расхода газа через ТВД на величину расхода воздуха на охлаждение ТВД, который возвращается в проточную часть турбины перед ступенью ТНД;

– удельный объём газа за турбиной.

С целью уменьшения потерь с выходной скоростью за турбиной устанавливается осерадиальный диффузор с к.п.д.

и степенью диффузорности

. При этом скорость потока газа за диффузором

При установке за последней ступенью турбины диффузора удельный объём газа за рабочими лопатками последней ступени станет больше удельного объёма газа за диффузором вследствие понижения давления перед диффузором

по сравнению с величиной

за диффузором.

Изоэнтропийный перепад энтальпий в диффузоре:

Потери энергии в диффузоре:

Потери энергии с выходной скоростью за диффузором:

Температура газа в точке В^':

Температура газа за последней ступенью в точке В:

Давление газа перед диффузором:

где

взят по Т_в^' .

Удельный объём газа за последней ступенью:

Уточнённое значение ометаемой площади:

Перепад энтальпий, соответствующий расходной составляющей скорости потока за последней ступенью турбины:

Поскольку расширение газа в турбине происходит до давления

, то перепад энтальпий в турбине

возрастёт на величину изоэнтропийного перепада энтальпий в диффузоре

и тогда

Так как ГТН-25 в двухвальном исполнении, то необходимо найти распределение перепадов энтальпий в ТВД и ТНД.
Перепад энтальпий в ТВД:

Располагаемый перепад энтальпий на одну ступень в ТВД при равном распределении его по ступеням:

Располагаемый перепад энтальпий на каждую ступень ТВД в предположении полного использования выходной кинетической энергии газа из предыдущей ступени:

Перепад энтальпий в ТНД:

Располагаемый перепад энтальпий на одну ступень в ТНД при равном распределении его по ступеням:

Полный перепад энтальпий на каждую ступень ТНД:

Диаграмма состояния газа рассчитана и построена в предположении расширения газа от полных параметров перед турбиной до давления за последней ступенью Р_z(рис2.4).

При этом принято

;

число участков диаграммы n = 6 (для обеспечения точности расчётов).

Давление, удельный объем и перепад энтальпий определены по формулам:

Результаты расчётов представлены в таблице 2.1.

Параметры газа	Обозначение	Размерность	Точки на политропе расширения
Параметры газа	Обозначение	Размерность	А	1	2	3	4	5	В
Отношение температур	а=(Т_z/Т₁*)^1/6		0,897
Температура конца участка	Т_x=а ∙ Т_x-1	К	1293	1160,1	1040,9	933,9	837,9	781,8	674,5
Средняя температура участка	Т_ср=(Т_x-1+Т_x)/2	К	—	1226,3	1100,5	987,4	885,9	794,8	713,1
Разность температур на участке	Т_x-1- Т_x	К	—	132,9	119,2	107	96	86	77,3
Средняя теплоёмкость участка (по Т_ср)	Ср_ср	кДж/кг	—	1,215	1,55	1,16	1,138	1,117	1,099
Показатели изоэнтропы (по Т_ср)	К		—	1,31	1,32	1,329	1,338	1,347	1,355
Давление в конце участка	Р_х	мПа	1,29	0,777	0,47	0,29	0,18	0,113	0,0713
Удельный объём	V_х	м³/кг	0,287	0,429	0,663	0,924	1,336	1,914	2,721
Перепад энтальпий на участке	h_0x	кДж/кг	—	179,45	157,2	137,9	121,3	106,9	94,3

Рис. 2.2. Диаграмма состояния газа
2.3.2. Расчёт проточной части турбины высокого давления
Вся мощность, развиваемая ТВД, идет на привод компрессора. Перепад энтальпий на ТВД Н_{0 ТВД}=383,3 кДж/кг.

Располагаемый перепад на каждую ступень ТВД h_{0 ТВД}=183,4 кДж/кг, а полный h*_{0 ТВД}= 200,2 кДж/кг.

Примем расход рабочего тела по лопаточным венцам ТВД следующим:

Расчет первой ступени ТВД
Удельный объем газа за рабочими лопатками первой ступени ТВД

(см. рис 2.5.)

Ометаемая площадь рабочих лопаток первой ступени ТВД:

Окружная скорость у корня ступени из условия осевого выхода потока равна:

Корневой диаметр ступени:

Внешний диаметр рабочих лопаток:

Средний диаметр рабочих лопаток:

Высота рабочих лопаток:

Отношение

Корневое сечение
Окружная составляющая абсолютной скорости потока:

Абсолютная скорость выхода потока:

Перепад энтальпий в направляющем аппарате:

Перепад энтальпий в рабочем колесе:

Степень реактивности у корня ступени:

,

что лежит в рекомендуемых пределах (

)

Угол выхода потока:

Относительная скорость газа на входе в рабочее колесо:

Угол входа потока в рабочее колесо:

Относительная скорость газа на выходе из рабочего колеса:

Угол выхода потока из рабочего колеса:

Условие β₂^’ ≤ β₁^’ выполняется.

Окружная составляющая абсолютной скорости выхода газа из рабочего колеса:

Среднее сечение
Примем в первом приближении:

Окружная скорость на этом диаметре:

Окружная составляющая абсолютной скорости потока:

Абсолютная скорость выхода потока:

Перепад энтальпий в направляющем аппарате на среднем диаметре:

Перепад энтальпий в рабочем колесе:

Степень реактивности на среднем диаметре:

Зная h₂₁, по диаграмме состояния газа определим параметры газа в осевом зазоре первой ступени ТВД на среднем диаметре, отложив от конца процесса первой ступени отрезок h₂₁ (рис 2.6.):

Т₁₁ = 1183 К; V₁₁ = 0,39 м³/кг; Р₁₁ = 0,79 МПа.

Найденному удельному объёму соответствует площадь кольца, занятого направляющими лопатками первой ступени ТВД: