Расчет турбодетандера

Федеральное государственное бюджетное 
образовательное учреждение высшего образования 
«Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана 
(национальный исследовательский университет)»
В.П. Леонов 
Расчет турбодетандера
Учебно-методическое пособие

УДК 621.5 
ББК 31.363 
Л47 
 
Издание доступно в электронном виде по адресу 
ebooks.bmstu.press/catalog/57/book1964.html 
Факультет «Энергомашиностроение» 
Кафедра «Холодильная, криогенная техника, системы  
кондиционирования и жизнеобеспечения» 
Рекомендовано Научно-методическим советом  
МГТУ им. Н.Э. Баумана в качестве учебно-методического пособия 
Л47 
 
 
 
Леонов, В. П. 
 
 
Расчет турбодетандера : учебно-методическое пособие / 
В. П. Леонов. — Москва : Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2019. — 30, [2] с. : ил. 
 
ISBN 978-5-7038-5098-5 
 
Представлены методики термогазодинамического расчета криогенного радиально-осевого турбодетандера, лабиринтных уплотнений и 
осевого усилия. Рассмотрен метод подбора различных нагрузочных 
устройств.  
Для студентов, изучающих дисциплину «Турбомашины низкотемпературной техники». 
 
УДК 621.5 
ББК 31.363 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2019 
 
 
  Оформление. Издательство  
ISBN 978-5-7038-5098-5                                МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2019 
2 

 
Предисловие 
В учебно-методическом пособии, предназначенном для выполнения домашнего задания № 2 (7-й семестр) представлена методика термодинамического расчета и проектирования основных 
узлов криогенного радиально-осевого турбодетандера. Приведенные рекомендации, зависимости, позволяющие оценить все 
необходимые на начальной стадии расчета безразмерные величины, способствуют определению основных параметров проектируемой машины. Затем выполняется проектирование основных узлов проточной части турбодетандера: соплового аппарата, рабочего колеса, лабиринтных уплотнений, нагрузочного устройства. 
Результаты проведенных расчетов и рекомендации по проектированию позволят перейти к выполнению графической части 
домашнего задания. Основным критерием правильности расчета 
турбодетандера является высокая эффективность проектируемой 
машины, определяемая значением изоэнтропного КПД. 
Основной целью учебно-методического пособия является 
овладение студентами методикой расчета и проектирования основных узлов турбодетандера. Эти расчеты являются первым и 
необходимым этапом проектирования криогенных циклов, изучение которых продолжится на старших курсах обучения в 
МГТУ им. Н.Э. Баумана. Приведенные вопросы для самоконтроля способствуют закреплению теоретического материала.  
 
 
3 

 
1. ОСНОВНЫЕ РЕКОМЕНДАЦИИ  
И РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ТУРБОДЕТАНДЕРА 
Основные рекомендации к расчету 
Проектирование турбодетандера (ТД) выполняется для следующих заданных параметров: род газа, 
0
p  (МПа), 
0
T  (K), 
к
p  (МПа), 
расход m. 
При расчете воздушных детандеров для определения оптимальных значений безразмерных параметров можно воспользоваться экспериментальными данными ОАО «НПО «Гелиймаш» 
(рис. 1.1–1.3). 
 
 
Рис. 1.1. Оптимальные параметры воздушных ТД 
низкого давления 
Этими данными можно воспользоваться также при расчете 
азотных и кислородных ТД. 
По выбранному или назначенному значению 
т
ρ  определяют 
давление после соплового аппарата (СА) 
1.
p  Используя скоростные коэффициенты φ  и ψ,  можно построить действительные 
4