Порядок расчета закрутки

 

Наиболее просто расчет производится по элементарным участкам. Для этого проточную часть последней ступени ЧНД, предварительно рассчитанную по параметрам на среднем диаметре (Приложение I), разбивают по высоте на три кольцевых участка I, II, III одинаковой высоты ∆r, рис. III.1, каждый из которых рассчитывают как ступень с короткими лопатками. В целях упрощения расчетов допускается пренебрегать разли-чием высот сопловых и рабочих лопаток. Среди различных законов зак-рутки выберем, например, закон постоянства угла выхода потока из соп-ловой решетки α_1эф = const по высоте ступени. Он относится к «степен-ным» законам при Здесь r – текущий ради-ус ступени от корневого до периферийного (в данном случае это r^I, r^II, r^III).

Детальный расчет удобно оформлять в виде таблицы III.1. Рассмотрим кратко основные этапы расчета.

1. Определяются высота и средние радиусы каждого участка по выходным кромкам рабочих лопаток:

∆r = l ₂/3,

 

r^II = d_ср /2,

 

r^I = r^II – ∆r,

 

r^III = r^II + ∆r.

 

2. Степень реактивности каждого из трех участков определяется по формуле:

,

 

где -степень реактивности прикорневого участка, выбира-ется на этапе расчета ступени по среднему диаметру; r_k – корневой радиус ступени, r_k = d_k /2, м.

Углы по всем участкам согласно закону закрутки принимаются одинаковыми, т. е. где значение первоначаль-но принимается из расчета последней ступени по среднему диаметру.

3. Определяются теплоперепады h _{oc i} и h _{ол i}, а также параметры пара за сопловой решеткой Р _{1 i}, V _{1 ti} по участкам аналогично рис. I.2.

4. Вычисляется теоретическая скорость выхода из сопел и число Маха в каждом участке:

 

 

5. Определяется расход пара в каждом участке, кг/с:

при M_1t < 1

при M_1t > 1

 

Здесь ; k = 1,035 + 0,1 ∙ Х ₁; Х ₁– степень сухости за сопловой решеткой; = 0,577.

 

Рис. III.1. Расчетная схема ступени с длинными лопатками

6. Определяется суммарный расход пара через все участки Полученное значение сравнивается с заданным расходом через ступень G. Если расхождение между ними превышает 2 %, т. е. необходимо откорректировать значение угла пропорционально отношению расходов

 

7. После корректировки угла расчет повторяется от пункта 2.

8. Далее расчет каждого участка производится по одномерной мето-дике. В результате расчета определяются все элементы треугольников скоростей и выбираются профили лопаток по участкам.

Эффективные углы выхода из рабочей решетки определяются по найденным расходам ∆G_i через участки:

при M_2t < 1

 

при М_2t > 1

 

где ; , бар; k = 1,035 + 0,1 ∙ Х ₂; Х ₂– степень сухости за ступенью; = 0,577.

При сверхзвуковом истечении (M_1t, M _{2 t} > 1) следует учитывать отклонение потока в косом срезе решеток:

 

Значения коэффициентов скорости φ, ψ и расхода μ₁, μ₂ допускается принимать из расчета ступени по среднему диаметру, раздел 3. Хорды профилей выбирать, опираясь на прототип. КПД ступени определяется, как отношение суммы мощностей всех участков к располагаемой мощности ступени

 

По результатам расчета выбираются профили лопаток для каждого участка (Приложение XI), вычерчиваются в масштабе треугольники скоростей и графики изменения основных параметров по высоте ступени: Закрученная лопатка изображена на рис. V.1.

Таблица III.1