Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников по учебной дисциплине «Газотурбинные установки» (стр. 11 из 12)

Задание 2. Решите задачи 1,2,3. Исходные данные для решения задач выберите в соответствии с таблицами 4.5, 4.6, 4.7 приложения

Условия задач:

Задача 1

Рассчитать основные размеры первой ступени осевого компрессора и определить ориентировочно количество ступеней по следующим исходным данным: начальная температура газа

; начальное давление газа ; степень повышения давления ( ); массовая подача М (кг/с).

Задача 2

Определить число ступеней осевой турбины при следующих исходных данных: начальная температура газов перед турбиной Т_с, конечное давление в турбине

; отношение давлений в турбине δ; средние значения характеристик газа Rr, С_рг; скорость во входном патрубке We; скорость перед первой ступенью турбины С_о; скорость в выходном патрубке W ; скорость за последней ступенью C_z; кпд входного патрубка вых; кпд турбины

Задача 3

Определить мощность и выбрать тип ГПА по приведенной характеристике нагнетателя при следующих исходных данных: тип нагнетателя; давление наружного воздуха; температура наружного воздуха; температура газа на входе в нагнетатель; давление газа на выходе из нагнетателя; частота вращения вала нагнетателя

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ

Рассмотрим метод приближенного расчета ступени, основывающийся на использовании опытных данных продувки плоских решеток лопастей. В этом методе используем следующие безразмерные коэффициенты ступени:

1.Коэффициент расхода

где С_а- осевая скорость, осредненная по сечению проточной полости, нормальному оси компрессора; u - окружная скорость

2. Коэффициент напора

3. Степень реактивности

где L_CT - статическая удельная работа ступени L - полная удельная работа ступени

4. Коэффициент закрутки

где ДС_и = Сги- Сц,- абсолютное значение закрутки потока рабочим колесом ступени

Давление, создаваемое ступенью, приблизительно равно давлению элементарной ступени, лежащей на среднем диаметре ступени. Поэтому в нескольких приближенных расчетах скорость и, пределяющая коэффициенты φ ψ и μ являются средней скоростью лопатки:

где d_cp - средний диаметр

где d_BT и d_K диаметры втулки и концов лопастей

Окружную скорость и_к концов рабочих лопастей дозвуковых компрессоров принимают до 250 м/с.

Коэффициент расхода и втулочное отношение задают в пределах

Среднее значение осевой скорости рассчитывают по коэффициенту расхода

Применяя уравнение неразрывности, рассчитывают диаметр окружности концов рабочих лопастей:

По полученному значению d_K и принятому значению и_к определяют необходимую частоту вращения вала компрессора об/мин.

Диаметр втулки определяют по формуле

Коэффициент расхода ср ступени рассчитывают по средней окружной скорости

Принимают степень реактивности ρ=0,5-4 и частоту

= 1-г2.

Пользуясь опытными графиками, полученными продувкой решеток, по

— (имея в виду принятое значение частоты решетки) определяют — и из него коэффициент закрутки Используя зависимость между коэффициентами напора и закрутки и изоэнтропным к.п.д., определим коэффициент напора

где

Определяют изоэнтропную работу ступени

Определяют изоэнтропную работу компрессора по заданным параметрам в проточной части

где k-показатель

Определяют количество ступеней

Методические указания по решению задачи 1.

1.Из уравнения состояния определяется плотность газа

где R - газовая постоянная воздуха;

- начальная температура газа, К

2.Определяется объемная подача

где М - массовая подача, кг/с

3. Принимаем окружную скорость концов рабочих плоскостей UK, втулочное отношение коэффициент расхода

4.Определяется осевая скорость, осредненная по сечению

5.Определяется наружный диаметр первой ступени

6. Определяется необходимая частота вращения

7. Определяется диаметр втулки

8. Определяется длина лопатки первой ступени

9. Определяется средний диаметр ступени

10. Определяется окружная скорость лопатки

11.Определяется коэффициент расхода по средней скорости

12.Определяют изоэнтропную работу компрессора по заданным параметрам в проточной части

где k-показатель

13.Определяют количество ступеней

Методические указания по решению задачи 2.

1.Определяется теплоперепад турбины

где

- начальная температура газов перед турбиной; δ - отношение давлений в турбине

2.Определяется давление перед турбиной

где

- конечное давление в турбине

3.Определяется плотность газа перед турбиной

4.Определяется потеря давления во входном патрубке

где

- кпд входного патрубка;

- скорость газа перед первой ступенью турбины;

- скорость газа во входном патрубке

5. Определяется давление газа перед первой ступенью турбины

6. Определяется температура газов за турбиной