Определим располагаемую энергию ступени

Рассчитаем лопаточный КПД ступени:

Погрешность при вычислении лопаточного КПД тремя способами составила менее .

Рассчитаем относительный внутренний КПД ступени:

Определим потери от влажности:

с = 0,51 - параметр относительной влажности

у₀ = 1-Х₀ =1-0,882 = 0,118 - степень влажности пара на входе в ступень;

у₂ = 1-Х₂ =1-0,838 = 0,164 - степень влажности пара на выходе из ступени;

Определим потери связанные с парциальным подводом пара:

Определим потери связанные с утечками рабочего тела:

μ_у = 0,65 - коэффициент расхода пара в диафрагменных уплотнениях;

δ = 0,001*d_упл = 0,0003- радиальный зазор в диафрагменных уплотнениях;

d_упл = 0,3 м - диаметр уплотнений

Z_у = 4 - число гребней диафрагменного уплотнения

G_ос² = 0,003 м - осевой зазор уплотнения

G_рад² = 0,00006 м - радиальный зазор уплотнения

Z_r = 3 - число гребней периферийного уплотнения

d_пер = 0,04 м - диаметр периферийного уплотнения

ρ_ср = 0,5 - степень реакции на среднем диаметре;

ρ_пер = 0,5 - степень реакции на периферии лопаток;

Определим потери связанные с трением:

Внутренний относительный КПД ступени будет равен:

,759

Рассчитаем мощность ступени:

8. Определение суммарной мощности турбины по расчетам проточной части:

Определим погрешность в определении мощности турбины:

Погрешность в определении мощности составила 0,803%, полученное значение оставляем без изменения и пересчетов, т.к. допустимая погрешность по заданию

Результаты расчет промежуточных ступеней сведены в таблице №8

Таблица №8

Параметр/ступень	1 ЦВД	2 ЦВД	3 ЦВД	4 ЦВД
С	Р	С	Р	С	Р	С	Р
профиль	С-90-15А	Р-46-29А	С-90-15А	Р-46-29А	С-90-15А	Р-46-29А	С-90-15А	Р-46-29А
Расход пара D кг/с	838,83	838,83	823,185	823,185
Средний диаметр d0 м	1,6	1,615	1,63	1,645
Выходной эффективный угол, α
Степень реакции, ρ	0,01	0,01	0,014	0,018
Окружная скорость U, м/с	125,67	126,84	128,02	129,12
Характеристический коэффициент Xф	0,4709	0,4694	0,4706	0,4717
Фиктивная скорость Cф м/с	266,83	270,18	272,01	273,89
Располагаемый теплоперепад ступени, Н0 кДж/кг	35,59	39,45	39,92	40,41
Теплоперепад в решётке, кДж/кг	35,24	0,36	39,05	0,39	39,36	0,56	39,67	0,73
Теоретическая скорость истечения С1t / W2t м/с	265,49	147,19	279,48	158,15	280,59	159,47	281,74	160,79
Реальная скорость истечения С1 / W2 м/с	260,18	144,25	272,45	151,94	273,79	153,21	275,12	154,53
Выходная площадь решётки м2	0,142	0,259	0,173	0,29	0,213	0,361	0,261	0,452
Длина лопатки, м	0,0965	0,1025	0,1189	0,124	0,1453	0,152	0,176	0,185
Число Маха	0,56	0,312	0,6	0,34	0,605	0,346	0,615	0,353
Количество лопаток, шт
Угол входа пара в решётку	31,7	29,36	30,78	27,77	30,89	27,08	30,99	27,56
Угол выхода пара из решётки		89,95		83,88		83,14		83,78
Хорда, см	0,0856	0,0915	0,0856	0,0915	0,0856	0,0915	0,0856	0,0915
Потери в решетке кДж/кг	1,39	0,429	1,94	0,963	1,88	0,978	1,84	0,988
Выходная скорость , м/с	144,75	70,72	155,63	71,2	155,92	70,25	156,2	71,93
Потери с выходной скоростью, кДж/кг	2,5	2,53	2,46	2,587
Относительный лопаточный КПД	0,9239	0,9028	0,9057	0,9066
Потери на трение	0,001	0,0007	0,00058	0,00048
Потери на вентиляцию	0,0477	0,0474	0,0477	0,0479
Сегментные потери	0,0078	0,0075	0,0076	0,0075
Потери от утечек в диафрагменных уплотнениях	0,00061	0,00052	0,00041	0,00034
Потери от утечек за рабочими лопатками
Потери от влажности	0,0074	0,019	0,029	0,038
Внутренний относительный КПД	0,859	0,826	0,819	0,811
Мощность ступени, МВт	24,40	26,12	25,76	25,80

Таблица №8

Параметр/ступень	5 ЦВД	6 ЦВД	7 ЦВД	1 ЦНД
С	Р	С	Р	С	Р	С	Р
профиль	С-90-15А	Р-46-29А	С-90-15А	Р-46-29А	С-90-15А	Р-46-29А	С-55-20А	Р-30-21Б
Расход пара D кг/с	803,725	803,725	787,785	225,295
Средний диаметр d0 м	1,66	1,685	1,69	2,4
Выходной эффективный угол α
Степень реакции, ρ	0,022	0,026	0,03	0,44
Окружная скорость U, м/с	130,38	132,34	132,73	188,4
Характеристический коэффициент Xф	0,4728	0,4739	0,4750	0,6254
Фиктивная скорость Cф м/с	275,74	279,25	279,42	301,23
Располагаемый теплоперепад ступени, Н0 кДж/кг	40,89	41,83	41,88	48,27
Теплоперепад в решётке, кДж/кг	39,9	0,89	40,75	1,09	40,62	1,25	27,03	21,24
Теоретическая скорость истечения С1t / W2t м/с	282,84	161,9	285,47	164,05	285,04	164,46	232,52	220,47
Реальная скорость истечения С1 / W2 м/с	276,29	161,9	278,9	164,05	278,68	164,46	226,8	212,45
Выходная площадь решётки м2	0,294	0,505	0,355	0,601	0,414	0,705	0,297	0,33
Длина лопатки, м	0,196	0,207	0,233	0,247	0,272	0,286	0,123	0,134
Число Маха	0,621	0,359	0,635	0,368	0,638	0,375	0,48	0,446
Количество лопаток, шт
Угол входа пара в решётку	31,11	27,29	31,24	26,87	31,34	27,13	70,58	19,27
Угол выхода пара из решётки		83,61		83,36		83,70		80,14
Хорда, см	0,0856	0,0915	0,0856	0,0915	0,0856	0,0915	0,0856	0,0915
Потери в решетке кДж/кг	1,83	1,002	1,82	1,03	1,79	1,028	1,31	1,74
Выходная скорость , м/с	156,33	71,81	157,28	71,75	156,64	72,53	78,27	70,9
Потери с выходной скоростью, кДж/кг	2,578	2,574	2,631	2,52
Относительный лопаточный КПД	0,9078	0,9095	0,9099	0,9132
Потери на трение	0,00044	0,00038	0,00033	0,0021
Потери на вентиляцию	0,0481	0,0483	0,0486	0,0757
Сегментные потери	0,0075	0,00749	0,00746	0,0204
Потери от утечек в диафрагменных уплотнениях	0,00030	0,00025	0,00021	0,000288
Потери от утечек за рабочими лопатками	1,64 *	1,48 *	1,37 *	9,69 *
Потери от влажности	0,046	0,054	0,064
Внутренний относительный КПД	0,805	0,798	0,789	0,815
Мощность ступени, МВт	25,29	25,68	24,88	8,58

Таблица №8

Параметр/ступень	2 ЦНД	3 ЦНД	4 ЦНД	5 ЦНД
С	Р	С	Р	С	Р	С	Р
профиль	С-55-20А	Р-30-21Б	С-55-20А	Р-30-21Б	С-55-20А	Р-30-21Б	С-55-20А	Р-30-21Б
Расход пара D кг/с	214,392	204,875	204,875	195,312
Средний диаметр d0 м	2,6	2,8	3,1	3,5
Выходной эффективный угол α
Степень реакции, ρ	0,45	0,46	0,47	0,48
Окружная скорость U, м/с	204,1	219,8	243,35	274,75
Характеристический коэффициент Xф	0,627	0,633	0,639	0,645
Фиктивная скорость Cф м/с	325,41	347,24	380,87	425,94
Располагаемый теплоперепад ступени, Н0 кДж/кг	55,08	61,67	72,67	88,9
Теплоперепад в решётке, кДж/кг	30,29	24,78	33,30	28,36	38,51	34,15	46,28	42,72
Теоретическая скорость истечения С1t / W2t м/с	246,14	238,29	258,08	253,90	277,54	277,57	304,24	309,53
Реальная скорость истечения С1 / W2 м/с	240,23	229,64	252,18	244,69	271,32	267,45	297,56	298,19
Выходная площадь решётки м2	0,408	0,441	0,648	0,683	1,28	1,32	2,35	2,35
Длина лопатки, м	0,149	0,162	0,22	0,235	0,392	0,409	0,641	0,657
Число Маха	0,55	0,53	0,59	0,59	0,49	0,50	0,475	0,49
Количество лопаток, шт
Угол входа пара в решётку	75,26	19,43	78,76	19,34	82,89	19,33	87,29	19,02
Угол выхода пара из решётки		80,69		82,18		84,16		85,79
Хорда, см	0,0856	0,0915	0,0856	0,0915	0,125	0,1541	0,158	0,1851
Потери в решетке кДж/кг	1,43	2,02	1,50	2,29	1,71	2,76	2,01	3,45
Выходная скорость , м/с	84,93	77,21	87,91	81,61	93,47	88,79	101,84	97,29
Потери с выходной скоростью, кДж/кг	2,98	3,33	3,94	4,73
Относительный лопаточный КПД	0,9127	0,914	0,9141	0,9147
Потери на трение	0,0018	0,0013	0,00088	0,00063
Потери на вентиляцию	0,0724	0,0738	0,0752	0,0766
Сегментные потери	0,01179	0,0165	0,0147	0,0129
Потери от утечек в диафрагменных уплотнениях	0,000209	0,00013	6,69*	3,63 *
Потери от утечек за рабочими лопатками	7,17 *	4,62 *	2,38 *	1,32 *
Потери от влажности		0,00255	0,014	0,031
Внутренний относительный КПД	0,82	0,819	0,809	0,793
Мощность ступени, МВт	9,37	10,02	11,65	13,34

Таблица №8

Параметр/ступень	6 ЦНД	7 ЦНД
С	Р	С	Р
профиль	С-55-20А	Р-30-21Б	С-90-22В	Р-21-18Б
Расход пара D кг/с	195,312	184,962
Средний диаметр d0 м	4,1	6,8
Выходной эффективный угол α
Степень реакции, ρ	0,49	0,5
Окружная скорость U, м/с	321,85	533,8
Характеристический коэффициент Xф	0,618	0,628
Фиктивная скорость Cф м/с	520,42	849,37
Располагаемый теплоперепад ступени, Н0 кДж/кг	129,16	331,52
Теплоперепад в решётке, кДж/кг	65,89	63,29	165,76	165,76
Теоретическая скорость истечения С1t / W2t м/с	362,96	376,09	575,78	604,25
Реальная скорость истечения С1 / W2 м/с	355,06	362,39	563,35	582,03
Выходная площадь решётки м2	4,67	4,76	10,49	10,61
Длина лопатки, м	1,08	1,09	1,54	1,56
Число Маха	0,95	0,977	1,45	1,53
Количество лопаток, шт
Угол входа пара в решётку	84,48	19,71	89,69	18,68
Угол выхода пара из решётки		80,97		84,63
Хорда, см	0,234	0,265	0,357	0,382
Потери в решетке кДж/кг	2,84	5,06	7,07	13,18
Выходная скорость , м/с	121,95	123,39	183,32	187,06
Потери с выходной скоростью, кДж/кг	7,61	17,49
Относительный лопаточный КПД	0,9122	0,9188
Потери на трение	0,00038	0,00049
Потери на вентиляцию	0,0705	0,0765
Сегментные потери	0,0104	0,0067
Потери от утечек в диафрагменных уплотнениях	1,83 *	8,17 *
Потери от утечек за рабочими лопатками
Потери от влажности	0,0502	0,071
Внутренний относительный КПД	0,78	0,76
Мощность ступени, МВт	18,9	45,13