logo
Теория авиационных двигателей (РИО)

6.8. Способы представления характеристик ступени газовой турбины

Характеристикой ступени газовой турбиныназывается зависимости параметров, характеризующих ее эффективность таких какLст,Gги, от режимных параметров, т.е. отn,,и.

Таким образом, параметры ступени турбины зависят от многих факторов. Поэтому их представляют в виде зависимости между критериальными параметрами, полученными на основе теории подобия.

Как и в компрессорах, течения в геометрически подобных ступенях турбины являются подобными, если в них одинаковы определяющие критерии подобия.

При течении газа в ступенях турбины обычно число Рейнольдса Rе>Rекр (Rекр≈106). Кроме того, можно считать постояннымиkг иRг.

Тогда в геометрически подобных ступенях турбины течения газа будут подобными, если в них одинаковы числа Маха по осевой Ma1 и окружной Мu1составляющей относительной скорости газа на входе в РК (в сечении1-1,

рис. 6.1). Однако эти критерии не удобны для практического использования, поэтому вместо них используют другие критериальные параметры.

Вместо Ma1используютMa2за ступенью турбины, т.к. оно меняется в более широких пределах, чемMa1. Но при дозвуковой составляющей скорости газа в ступениMa2иq(λа2) однозначно связаны между собой. В то же времяq(λа2) однозначно определяется значением, что следует из баланса расходов газа через вход и выход из ступени турбины

, откуда ,

где – коэффициент потерь полного давления в сопловом аппарате, аn– показатель политропы процесса расширения газа в ступени турбины.

Вместо критерия Muможно использоватьоднозначно связанную с ним приведенную скорость

,

где u– окружная скорость РК на его среднем радиусе,–критическая скорость потока газа на входе в ступень турбины, аn– частота вращения РК.

Таким образом, является критериальным параметром и называетсяпараметром частоты вращениярабочего колеса ступени турбины.

Критериальные параметры иявляютсяопределяющимидля геометрически подобных турбин, а для одной и той же турбиныопределяющимиявляются критериальные параметрыи, т.к. они содержат геометрические параметры ступени турбины. Эти параметры определяют режим работы ступени турбины.

Определяемыми параметрамиступени турбины являются:

– параметр работы

, (7.10)

получаемый из формулы для работы ступени турбины;

 параметр расхода

, (7.11)

получаемый из формулы расхода газа через критическое сечение СА ступени турбины, где – относительная плотность тока в этом сечении;

– коэффициент полезного действия ступени турбины .

С учетом сказанного, характеристикой ступени турбины в критериальных параметрах называется зависимость её КПД, параметра работы и параметра расхода газа от параметра частоты вращения (или) и степени понижения давления, т.е.

; (7.12)

(7.13)

или

, (7.14)

или

; ;. (7.15)