4 Розрахунок основних розмірів та профілювання проточної частини регулюючого східця

Розрахунки ведуться для найвигіднішого значення (U/C₁)_опт

4.1 В першу чергу вибирають тип сопла. Для цього знаходять співвідношення тиску до і після сопла і порівнюють його з критичним. Якщо , використовують сопла, що звужуються. Якщо , використовують сопла, що розширюються.

Для сухої насиченої пари , для перегрітої пари .

4.2 Визначають сумарну площу сопел в вузькому перетину

, м² ,

де G - секундні витрати пари кг/с,

- тиск перед соплом, бар (кгс/см²)

- питома місткість пари перед соплом, м³/кг.

4.3 Сумарну площу сопел в вихідному перетину розраховують із рівняння суцільності:

, м ,

де - питома місткість пари на виході із сопел, м³/кг.

4.4 Висоту робочих лопаток першого ряду на вході беруть на 2мм більше висоти сопла

, мм ,

де - висота сопла (рисунок 10).

4.5 Висоту робочих лопаток першого ряду на виході визначають із формули:

, мм ,

де - проекції векторів абсолютних швидкостей на осьовий напрям

- питома місткість пари в точках a та b на h, S - діаграмі (рисунок 8).

4.6 Висоту направляючих лопаток на вході беруть на 2мм більше висоти робочих лопаток на виході:

, мм .

4.7 Висоту направляючих лопаток на виході визначають із формули:

, мм ,

де - проекція вектора абсолютної швидкості на осьовий напрям

- питома місткість пари в точці С на h, S - діаграмі (рисунок 8).

4.8 Висоту робочих лопаток на вході другого ряду беруть на 3 мм більше висоти направляючих лопаток на виході:

, мм.

4.9 Висоту робочих лопаток на виході другого ряду визначають із формули:

, мм ,

де - проекція вектора абсолютної швидкості на осьовий напрям

- питома місткість пари в точці d на h, S - діаграмі (рисунок 8).

За отриманими даними розбивають радіальний профіль проточної частини турбіни (рисунок 10), а результати занотовують в таблицю 4.1.

Рисунок 10 - Радіальний профіль проточної частини диску Кертіса

4.10 В позначеннях профілів перша літера С вказує, що профіль сопловий і призначений для сопел активної турбіни та для направляючих і робочих лопаток реактивних турбін. Перша літера Р - для робочих решіток активних турбін (можливо використовувати в направляючих решітках двовінцевого східця швидкості - диска Кертіса). Дві (три) перші цифри позначають вхідний кут решіток , а дві останні - вихідний . Остання цифра характеризує групу решіток.

4.11 Вибір профілів соплових решіток із таблиці 1 (додатку 1) починають з встановлення того, до якої групи ґрат відноситься та, яку розглядають:

- дозвукової (А ) для чисел Маха М < 0,9;

- білязвукової (Б ) для М = 0,9 - 1,15;

- надзвукової ( В ) для М = 1,1 - 1,30;

- розширюючої ( Р ) для М = 1,3 - 1,50.

Число Маха М розраховують по формулі:

, де

, м/с

k = 1,3 (для перегрітої пари) Тиск підставляється в Па.

g = 9,81, м/с.

Після цього вибирають оптимальний відносний крок соплових решіток і визначають розмір кроку соплових решіток:

, мм

Число сопел при цьому буде :

, шт.

Якщо число сопел виявиться дрібним, його округляють до більшого цілого числа.

4.12 Вибір профілів робочих ґрат регулюючого ступеня здійснюють аналогічним чином. Починають вибір з встановлення групи ґрат. Після цього, знаючи кут вибирають профіль (розмір b₂), відносний крок , визначають дійсний крок і кількість лопаток в ґратах та проводять перевірку максимальних вигинаючих зусиль в робочій лопатці.

Для цього розраховують вигинаючи зусилля в кореневому перетині лопатки та порівнюють його з допустимим

, МПа

, МПа,

де - висота робочих лопаток, м.

- мінімальний момент опору профілю з таблиці 1 додатку.

Якщо за розрахунками зусилля виявляться вищі, ніж допустимі, то необхідно взяти профіль з більшою хордою (b₂).

Профілювання проточної частини регулюючого східця ведуть послідовно для соплової, першої робочої, направляючої та другої робочої лопаточних ґрат ( для двовінцевого східця Кертиса). Розрахунки містять в таблицю 4.1.

Таблиця 4.1 – Визначення основних розмірів та профілювання регулюючого східця

№ п.п.	Величина, визначається	Позначення	Формула, засіб визначення	Результати розрахунку			Примітка
				Числове значення	Одиниця виміру
1	Відношення тисків				-
2	Тип сопла		розширюється
3	Сумарна площа сопел в вузькому перетині				м2	знаходимо з т.
4	Сумарна площа вихідного перетину сопел				м2
5	Висота робочих лопаток першого ряду на вході				мм
6	Висота робочих лопаток першого ряду на вході				мм

28

Продовження таблиці 4.1

№ п.п.	Величина, визначається	Позначення	Формула, засіб визначення	Результати розрахунку			Примітка
				Числове значення	Одиниця виміру
7	Проекції векторів абсолютних швидкостей на осьовий напрямок				м/с м/с
8	Висота направляючих лопаток на вході				мм
9	Висота направляючих лопаток на вході				мм
10	Проекції векторів абсолютних швидкостей на осьовий напрямок				м/с м/с
11	Висота робочих лопаток другого ряду на вході				мм
12	Висота робочих лопаток другого ряду на вході				мм	[
13	Швидкість звуку в середовищі пари за соплами				м/с

Продовження таблиці 4.1

№ п.п.	Величина, визначається	Позначення	Формула, засіб визначення	Результати розрахунку			Примітка
				Числове значення	Одиниця виміру
14	Число Маху				-	Дозвукова решітка
15	Кут нахилу сопел		З таблиці 2.1		град
16	Хорда профілю				мм	[4 табл. ]
17	Відносний крок соплових грат					[4 табл. ]
18	Крок соплових грат				мм
19	Число сопел в гратах				шт.
20	Позначення профілю	-			-	Атлас
21	Вхідний кут першого ряду робочих лопаток		З таблиці		град
22	Швидкість звуку в середовищі пари за першим рядом робочих лопаток				м/с
23.	Число Маху				-
24	Хода профілю				мм	[4 табл. ]

30

Продовження таблиці 4.1

№ п.п.	Величина, визначається	Позначення	Формула, засіб визначення	Результати розрахунку			Примітка
				Числове значення	Одиниця виміру
25	Відносний крок грат першого ряду робочих лопаток				-	[4 табл.]
26	Крок перших робочих грат				мм
27	Число сопел в гратах				шт.
28	Позначення профілю
29	Зусилля в кореневому перетині робочих лопаток першого ряду	σвиг
30	Швидкість звуку в середовищі пари за першим рядом робочих лопаток				м/с
31	Число Маху				-
32	Вхідний кут направляючих лопаток		Із таблиці 2		град

Продовження таблиці 4.1

№ п.п.	Величина, визначається	Позначення	Формула, засіб визначення	Результати розрахунку			Примітка
				Числове значення	Одиниця виміру
33	Хорда профілю направляючих грат				мм	[4 табл.]
34	Відносний крок направляючих грат				-	[4 табл.]
35	Крок направляючих грат				мм
36	Число лопаток в гратах				шт.
37	Позначення профілю	-			-	Атлас
38	Вхідний кут другого ряду робочих лопаток		Із таблиці 2		град
39	Швидкість звуку в середовищі пари за другим рядом робочих лопаток				м/с
40	Число Маху				-

32

Продовження таблиці 4.1

№ п.п.	Величина, визначається	Позначення	Формула, засіб визначення	Результати розрахунку			Примітка
				Числове значення	Одиниця виміру
41	Хорда профілю				мм	[4 табл. ]
42	Відносний крок грат другого ряду робочих лопаток				-	[4 табл. ]
43	Крок других робочих лопаток				мм
44	Число лопаток в гратах другого ряду				шт.
45	Позначення профілю	-	Р – 30 -21 А		-	Атлас
46	Зусилля в кореневому перетині робочих лопаток другого ряду				МПа	[4 табл.]