Емин О.Н., Карасев В.Н., Ржавин Ю.А. Выбор параметров и газодинамический расчет осевых компрессоров и турбин авиационных ГТД - файл n1.doc

приобрести
Емин О.Н., Карасев В.Н., Ржавин Ю.А. Выбор параметров и газодинамический расчет осевых компрессоров и турбин авиационных ГТД
скачать (1991.8 kb.)
Доступные файлы (2):
n1.doc6245kb.01.04.2003 14:53скачать
n2.xls2149kb.10.02.2004 23:03скачать

n1.doc

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   ...   20

Глава III. Детальный расчет турбины одновального газогенератора ТРДД




§3.1. Эскиз проточной части турбины



В результате выполненных в §1.2 предварительных расчетов были получены геометрические размеры турбины за рабочими лопатками последней ступени и на входе в сопловой аппарат первой ступени. При выбранном числе ступеней эти размеры являются базовыми для эскиза проточной части. Принята схема .

На основе статистических данных выбираем дополнительные геометрические соотношения. Ширина охлаждаемых рабочих решеток , где .

.

Ширина неохлаждаемых сопловых и рабочих лопаток обычно на 5…15% меньше, чем у охлаждаемых, т.е. .

.

.

Меридиональный профиль проточной части турбины газогенератора вычерчивается в соответствии с выбранной формой проточной части и полученными геометрическими размерами (см. рис. 3.1)

При любой форме проточной части турбины угол раскрытия проточной части легко находится из геометрических соотношений эскиза. В случае угол раскрытия проточной части найдется по формуле

.

Величина должна быть не более . Радиальный зазор составляет обычно . В расчетах принято для первой ступени и (если ).


§3.2. Оценка суммарного расхода охлаждающего и потребной глубины охлаждения рабочих и сопловых лопаток



О
тносительный расход воздуха для охлаждения деталей проточной части турбины в первом приближении может быть оценен по статистическим данным, представленным на графике (рис. 3.2).

Рис. 3.2. Зависимость относительного расхода охлаждающего воздуха от температуры газа перед турбиной при различных спосбах охлаждения

1 – конвективное охлаждение

2 – конвективно-пленочное охлаждение

3 – пористое и вафельное охлаждение

По значению перед турбиной оценивается относительный расход воздуха, необходимый для охлаждения лопаток, и способ их охлаждения (конвективный, комбинированный и т.д.).

По величине в %, оцениваем и сам расход воздуха, потребный на охлаждение .

В зависимости от способа охлаждения сопловых и рабочих лопаток воздух, отобранный на охлаждение из проточной части компрессора газогенератора, будет частично возвращаться в проточную часть турбины, участвуя в работе расширения. Поэтому в более детальных расчетах отбор воздуха на охлаждение и его возврат в проточную часть турбины должен учитываться в балансе расхода рабочего тела в расчетных сечения турбины. В данном расчете принимаем , где - расход газа в сечении за турбиной, а - расход газа на входе в сопловой аппарат первой ступени турбины.

В детальных расчетах многоступенчатых турбин обычно выполняют вариантные расчеты высоты сопловой лопатки первой ступени, задаваясь углом выхода потока из сопел в пределах , и выбирают наиболее эффективный вариант по КПД. Условно полагаем, что подобные вариантные расчеты выполнены, и выбран угол выхода из сопел первой ступени .

В связи с дополнительными гидравлическими потерями в охлаждаемых сопловых и рабочих решетках значения скоростных коэффициентов следует выбирать меньше, чем в неохлаждаемых при тех же углах входа и выхода потока из решеток. Обычно , а .

При конвективном охлаждении и составляют (5…7)10-3, а при комбинированном (13…17)10-3. В данном случае принимаем для сопловых лопаток , и

Для определения глубины охлаждения сопловых и рабочих лопаток необходимо знать температуру лопаток и их допустимую температуру.

Если число ступеней турбины газогенератора принято z = 1, то температура рабочей лопатки в корневом сечении была определена в предварительном расчете параметров компрессора и турбины (см. §1.1 п.10). При выборе z = 2 температуру рабочих лопаток первой ступени в корневом сечении удобнее определять по формуле

,

где – скорость истечения из сопел первой ступени при адиабатном расширении газа в них.

Для оценки и последующих расчетов выбираем степень реактивности первой ступени турбины. В первых высокотемпературных ступенях, учитывая их относительно небольшие высоты лопаток, желательно принять малые степени реактивности .

Выбираем

Обычно в ступенях с использованием выходной скорости величина . Выбираем для первой ступени 0,

Адиабатную работу расширения в первой ступени (по статическим параметрам на выходе) найдем по формуле

.

Тогда адиабатическая работа расширения в соплах

.

Теоретическая скорость на выходе из сопла

.

Температура рабочей лопатки



Материалов, способных длительное время работать при такой температуре, пока не имеется. Поэтому, чтобы запас прочности оказался в пределах рекомендуемых значений, лопатки потребуется охладить до допустимой температуры. Принимаем для рабочих лопаток . Тогда глубина охлаждения рабочих лопаток первой ступени составит



Максимальная температура сопловых лопаток первой ступени определяется по формуле



где в зависимости от типа двигателя неравномерность температурного поля перед сопловым аппаратом составляет . Выбираем и получаем



Принимая в качестве допустимой температуры сопел первой ступени , получим потребную глубину их охлаждения



Зная глубину охлаждения сопловых и рабочих лопаток, рассчитывается система охлаждения этих лопаток, включающая выбор способа охлаждения, определение потребного количества охлаждающего воздуха, расчет температурных полей и гидравлических сопротивлений системы охлаждения и т.д. В данной работе столь подробные расчеты системы охлаждения не проводятся.

Далее переходим к детальному поступенчатому расчету турбины газогенератора по среднему диаметру.


1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   ...   20


Глава III. Детальный расчет турбины одновального газогенератора ТРДД
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации