Расчет и профилирование решеток профилей ступеней компрессора и турбины

Тип работы:
Практическая работа
Предмет:
Производство и технологии


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

МIНIСТЕРСТВО ОСВIТИ I НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ АЕРОКОСМІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІМ. М.Є. ЖУКОВСЬКОГО «ХАІ»

РОЗРАХУНОК I ПРОФIЛЮВАННЯ РЕШIТОК ПРОФIЛЕЙ СТУПЕНIВ КОМПРЕСОРА ТА ТУРБIНИ

Пояснювальна записка до розрахунково-графічної роботи № 1

з дисципліни «Теорія ГТД i У»

ХАІ. 201. 241б. 11О.6. 50 604. 8 002 210

Виконав: студент гр. 241б

Овлиякулиев Р.М.

Керівник: доцент к. 201

I.I. Редин

2011

  • Содержание
  • решетка профиль компрессор турбина
  • Введение
  • 1 Расчет и построение решеток профилей дозвукового осевого компрессора
  • 1.1 Расчет кинематических параметров потока по радиусу в первой ступени дозвукового компрессора
  • 1.2 Расчет лопаток и решеток профилей рабочего колеса на инженерном калькуляторе
  • 1.3 Построение профилей лопаток и решеток профилей
  • 2 Расчет и построение решеток профилей осевой газовой турбины
  • 2.1 Выбор закона профилирования
  • 2.2 Расчет кинематических параметров ступени турбины на ЭВМ
  • 2.3 Профилирование решеток рабочего колеса турбины на ЭВМ
  • 2.4 Расчет геометрических параметров решеток профилей на инженерном калькуляторе
  • Выводы
  • Перечень ссылок
  • ВВЕДЕНИЕ

Целью данной работы является расчет параметров потока и построение решеток профилей для компрессора и турбины.

Для достижения высоких значений КПД ступени компрессора необходимо установить взаимосвязь кинематических параметров потока в элементах ступени, расположенных на различных радиусах.

Реальное течение воздуха в компрессоре является пространственным, периодически неустановившимся течением вязкого сжимаемого газа, математическое исследование которого в строгой постановке задачи в настоящее время практически невозможно. Для получения инженерных результатов реальное течение обычно рассматривается как установившееся, осесимметричное (без радиальных составляющих скорости при движении по соосным цилиндрическим поверхностям), при постоянстве гидравлических потерь по радиусу. Для расчета осесимметричного течения в венцах турбомашины в настоящее время широко применяются численные методы. В упрощенном варианте считают, что поток движется в осевой ступени согласно уравнению радиального равновесия.

Газодинамический расчет турбины, как правило, выполняется в предположении, что параметры потока на среднем радиусе соответствуют параметрам, осредненным по высоте лопатки. Для того, чтобы проектируемая турбина обеспечивала заданную мощность и обладала высоким КПД, лопаточные венцы ее должны обеспечивать на всех радиусах проточной части расчетные поворот и ускорение потока при возможно меньших потерях энергии. Выполнение этих требований достигается как выбром закона закрутки потока по радиусу, так и конструированием профильной части (профилированием) сопловых и рабочих решеток.

В реальной практике процесс профилирования турбинных лопаток достаточно сложный и трудоемкий, требующий учета зачастую противоречивого влияния газодинамических, прочностных, конструктивных и технологических факторов. При этом оптимальная конструкция пера лопатки является результатом варьирования многочисленных параметров, что и создает предпосылки применения в подобных расчетах ЭВМ.

1. РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ РЕШЕТОК ПРОФИЛЕЙ ДОЗВУКОВОГО ОСЕВОГО КОМПРЕССОРА

Исходными данными для профилирования рабочей лопатки компрессора является газодинамический и кинематические параметры профилируемой ступени на среднем радиусе, получаемые в результате газодинамического расчета многоступенчатого осевого компрессора. Далее по выбранному закону крутки потока и по соответствующим формулам рассчитываются все параметры на пяти сечениях.

Одним из распространенных типов ступеней с предварительной закруткой, возростающей от втулки к периферии при постоянном значении, является так называемая ступень с постоянной степенью реактивности.

Закон постоянства степени реактивности ступени обеспечивает значительно более благоприятное распределение предварительной закрутки и менее сильное изменение числа по радиусу. При этом осевая составляющая скорости воздуха перед колесом в ступени с уменьшается к периферии и увеличивается к основанию лопаток.

Лопатки ступени с постоянной степенью реактивности должны быть сильно изогнуты в своей периферийной части и почти не отклоняют поток у корня. Этот фактор увеличивает КПД ступени.

Экспериментальные эпюры осевых скоростей в таких ступенях удовлетворительно согласуются с расчетными в средней части лопаток, где нет влияния пограничных слоев на корпусе и у втулки ступени.

Преимуществом закона крутки является возможность использовать более высокие значения окружных скоростей в связи с меньшим изменением по радиусу.

Ступени с постоянной степенью реактивности находят широкое применение в качестве первых ступеней дозвуковых осевых компрессоров.

Проектирование элементов проточной части компрессора для получения высоких КПД должно выполняться с учётом изменений параметров газа по высоте лопатки. При этом допустимо применять постоянные полные давления и температуры воздуха перед ступенью компрессора в радиальном и окружном направлениях. Рассчитывая ступень компрессора вполне достаточно определить параметры потока и треугольники скоростей в пяти сечениях.

Для достижения высоких КПД ступени необходимо установить взаимосвязь кинематических параметров потока в элементах ступени, расположенных на различных радиусах, т. е. рассчитать поток в решетках по радиусу.

1. 1 Расчет кинематических параметров потока по радиусу в первой ступени дозвукового компрессора

Исходными данными для определения кинематических параметров потока по радиусу являются данные расчета ступеней компрессора на среднем радиусе, а так же заложенные в техническом задании параметры ГТД:

— степень повышения давления в ступени компрессора;

— окружная скорость;

— теоретический напор;

— КПД ступени;

— коэфициент восстановления полного давления в направляющем

аппарате;

—;

— относительный диаметр на входе в РК;

— относительный диаметр на выходе из РК;

— осевая составляющая абсолютной скорости на входе в РК

;

— окружная составляющая абсолютной скорости на входе из РК

;

— полная температура на входе в РК;

— полное давление на входе в РК;

-относительный периферийный диаметр проточной части;

—.

Исходные данные газодинамического расчета ступени дозвукового осевого компрессора размещаются в файле исходных данных ock. dat (таблица 1. 1). Результаты расчета, получаемые по программе ock. exe, заносятся в файл ock. rez (таблица 1. 2). Данные необходимые для построения планов скоростей представлены в таблице 1.3.

Помимо таблицы расчетных данных, программа ock. exe позволяет для большей наглядности представить результаты расчета в графической форме.

Таблица 1.1 — Исходные данные

09 10 11 1 04 1. 380 287. 00 (дата, M, Ks, kг, Rг)

1. 225 360. 000. 247. 886. 975 1. 000. 773. 787

1. 000 175. 000 455. 300 412 132. 108. 000 0. 458. 916

0. 967 1. 046

_ _ _ _

Пi* Uк Hтвт КПД* Sна D21 d1вт d2вт

m С1асp Т1* P1* С1uсp D1к Кн

W1к/W1сp W1вт/W1сp

Таблица 1.2 — Результаты расчета кинематических параметров ступени дозвукового осевого компрессора

ГДР СТ. ОК ДАТА 9. 10. 11

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

M= 1 KR= 4 КГ= 1. 380 RГ= 287. 00

1. 225 360. 00. 247. 886. 975 1. 000. 773. 787

1. 000 175. 00 455. 30 412 132. 108. 00. 458. 916

. 967 1. 046 А=. 498 B=-. 130 D=. 000

ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СТ. ОК

PI1=1. 225 PI2=1. 225 HZ1=30 783. HZ2=30 783. T01=484. 83 T02=484. 83

P01= 504 862. P02= 504 862.

(GB= 31. 762 ROK=. 5020 HTO=. 2593 WC= 15 012.0)

Таблица 1

N U CU CA T0 T P0 P

ROTH RO C W LC LW AL BE

11 360. 00 132. 60 146. 46 455. 30 436. 57 412 132. 353 835.

1. 0000 2. 8240 197. 57 270. 48. 5075. 6827 47. 843 32. 784

12 339. 23 119. 40 163. 29 455. 30 435. 67 412 132. 351 177.

. 9423 2. 8086 202. 29 273. 84. 5197. 6912 53. 826 36. 605

13 319. 02 106. 19 176. 66 455. 30 434. 92 412 132. 348 986.

. 8862 2. 7959 206. 12 276. 59. 5295. 6981 58. 988 39. 695

14 298. 83 92. 59 187. 63 455. 30 434. 30 412 132. 347 182.

. 8301 2. 7854 209. 23 278. 82. 5375. 7038 63. 736 42. 294

15 278. 28 78. 20 196. 73 455. 30 433. 80 412 132. 345 735.

. 7730 2. 7770 211. 70 280. 60. 5438. 7083 68. 323 44. 516

* * * * * * * *

21 360. 00 225. 95 117. 25 484. 83 453. 75 517 807. 407 056.

1. 0000 3. 1258 254. 56 178. 10. 6337. 4508 27. 427 41. 176

22 338. 26 219. 09 151. 59 484. 83 450. 78 517 807. 397 483.

. 9396 3. 0723 266. 42 192. 82. 6632. 4882 34. 679 51. 828

23 319. 09 211. 48 177. 94 484. 83 448. 19 517 807. 389 235.

. 8864 3. 0260 276. 39 207. 95. 6880. 5264 40. 077 58. 837

24 301. 11 203. 49 199. 94 484. 83 445. 79 517 807. 381 729.

. 8364 2. 9836 285. 28 222. 50. 7102. 5628 44. 496 63. 976

25 283. 67 195. 18 219. 16 484. 83 443. 52 517 807. 374 701.

. 7880 2. 9437 293. 48 236. 35. 7306. 5974 48. 313 68. 013

* * * * * * * *

81 360. 00 132. 60 146. 46 455. 30 436. 57 412 132. 353 835.

1. 0000 2. 8240 197. 57 270. 48. 5075. 6827 47. 843 32. 784

82 338. 26 118. 77 164. 00 455. 30 435. 63 412 132. 351 063.

. 9396 2. 8079 202. 49 273. 99. 5202. 6915 54. 086 36. 766

83 319. 09 106. 25 176. 61 455. 30 434. 92 412 132. 348 993.

. 8864 2. 7959 206. 10 276. 58. 5295. 6981 58. 969 39. 684

84 301. 11 94. 15 186. 50 455. 30 434. 36 412 132. 347 367.

. 8364 2. 7865 208. 91 278. 60. 5367. 7032 63. 215 42. 022

85 283. 67 82. 03 194. 53 455. 30 433. 92 412 132. 346 077.

. 7880 2. 7790 211. 12 280. 18. 5423. 7072 67. 136 43. 972

Таблица 1.3 — Расчет некоторых параметров планов скоростей

Параметры

Размер-ность

Сечение

втулочное

среднее

периферийное

м/с

270,480

276,580

280,180

м/с

211,120

206,100

197,570

м/с

325,976

326,602

327,628

-

0,830

0,847

0,855

м/с

236,350

207,950

178,100

м/с

197,570

276,390

211,170

431,047

422,513

429,788

-

0,458

0,654

0,491

град

47,840

58,960

67,130

град

27,420

40,070

48,310

град

32,780

39,680

43,970

град

41,170

58,830

63,013

град

20,420

18,890

18,820

град

8,390

19,150

19,043

Полученные графические зависимости параметров потока от высоты лопатки рабочего колеса данной ступени изображены на рисунках 1. 1−1. 3

Рисунок 1.1 — Изменение и по радиусу лопатки РК

Рисунок 1.2 — Изменение и по радиусу лопатки РК

Рисунок 1.3 — Изменение и по радиусу лопатки РК

Полученные треугольники скоростей изображены на рисунках 1. 4−1. 8

Рисунок 1.4 — Планы скоростей в сечении 1

Рисунок 1.5 — Планы скоростей в сечении 2

Рисунок 1.6 — Планы скоростей в сечении 3

Рисунок 1.7 — Планы скоростей в сечении 4

Рисунок 1.8 — Планы скоростей в сечении 5

1.2 Расчет лопаток и решеток профилей рабочего колеса на инженерном калькуляторе

Ниже представлены результаты расчета лопаток и решетки профилей рабочего колеса первой ступени дозвукового компрессора. Расчет параметров потока по радиусу осуществлен по закону закрутки.

На первом этапе расчета выбраны значения, определена величина густоты решетки на среднем радиусе, посчитаны и уточнены значения, ,(таблица 1. 4).

Таблица 1.4 — Расчет параметров решетки на среднем радиусе

Параметры

Размерность

Величина

м

0,458

м

0,409

м

0,354

м

0,052

-

1,830

м

0,028

град

19,150

-

0,900

град

21,278

град

58,830

град

18,000

-

1,182

-

1,030

м

0,028

шт.

46,597

шт.

47,000

м

0,027

м

0,028

-

1,846

На втором этапе определены параметры лопаток и решеток профилей РК по радиусу (таблица 1. 5).

Таблица 1.5 — Расчет параметров лопаток и решеток профилей по радиусу

Параметры

Размерность

Сечение

втулочное

среднее

периферийное

м

0,028

0,028

0,028

м

0,354

0,409

0,458

м

0,024

0,027

0,031

-

1,191

1,030

0,921

град

0,000

0,000

0,000

град

41,170

58,830

63,013

-

0,500

0,500

0,500

-

0,328

0,292

0,284

град

8,390

19,150

19,043

град

11,989

26,898

27,048

град

3,599

7,748

8,005

град

32,780

39,680

43,970

град

32,780

39,680

43,970

град

44,769

66,578

71,018

-

0,500

0,500

0,500

град

5,995

13,449

13,524

град

5,995

13,449

13,524

м

0,268

0,118

0,117

м

0,135

0,061

0,060

м

0,028

0,028

0,028

град

38,775

53,129

57,494

м

0,018

0,023

0,024

-

0,075

0,055

0,050

м

0,002

0,002

0,001

м

м

0,013

0,017

0,021

-

0,000

0,000

0,000

-

-

-

0,000

0,000

0,000

-

0,830

0,847

0,855

1.3 Построение профилей лопаток и решеток профилей

Построение профилей лопаток состоит из зтапов построения средней линии и самого азродинамического профиля. Из одинаковых профилей, расположенных с заданой густотой под углами установки к фронту решетки, составляют решетки профилей.

Существуют аналитические и графоаналитические методы построения профилей лопаток и решеток профилей. Аналитические методы являются более точными и широко применяются в практике современного турбомашиностроения. Графоаналитические методы целесообразнее для учебных целей в связи с наглядностью и меньшей трудоемкостью вычислений. В данном курсовом проекте будем использовать графоаналитический метод построения профилей лопаток.

Построение средней линии профиля

При выбранной дуге средней линии пера профиля в виде дуги окружности разбивают хорду на равное число участков, например через 10% всей длины хорды, совпадающей с осью абсцисс. Рассчитанные координаты точек средней линии представлены в таблице 1.6.

Таблица 1.6 — Результаты расчета координат средней линии

%

xcp вт

ycp вт

xcp ср

ycp ср

xcp пер

ycp пер

0

0

0

0

0

0

0

10

2,8172

0,2663

2,82

0,6063

2,8172

0,6098

20

5,6344

0,4733

5,6344

1,0779

5,6344

1,0841

30

8,4516

0,6213

8,4516

1,4148

8,4516

1,4229

40

11,269

0,7100

11,269

1,6169

11,269

1,6262

50

14,086

0,7396

14,086

1,6842

14,086

1,6940

60

16,903

0,7100

16,903

1,6169

16,903

1,6262

70

19,72

0,6213

19,72

1,4148

19,72

1,4229

80

22,538

0,4733

22,538

1,0779

22,538

1,0841

90

25,355

0,2663

25,355

0,6063

25,355

0,6098

100

28,172

0,00

28,172

0,0000

28,172

0,0000

В качестве исходного аэродинамического профиля в дозвуковых ступенях используется обычно один из симметричных профилей, рассчитанных на работу при дозвуковых скоростях потока.

Эскиз исходного аэродинамического профиля А- 40 и его координаты (в процентах от длины хорды b, — в процентах от величины максимальной толщины профиля) представлены в таблице 1.7.

Таблица 1.7 — Относительные координаты исходного аэродинамического профиля

0

0,000

1

0,114

1,5

0,143

2,5

0,185

5

0,255

7,5

0,309

10

0,353

15

0,416

20

0,455

25

0,479

30

0,493

35

0,499

40

0,500

50

0,486

60

0,444

70

0,378

80

0,285

90

0,172

95

0,100

100

0,000

Результаты пересчета координат исходного профиля в координаты расчитанного профиля сводятся в таблицу 1.8.

Таблица 1.8 — Координаты рассчитанного профиля

Х, мм

Сечение

Втулочное

Среднее

Периферийное

0,000

0,000

0,000

0,000

0,282

0,296

0,217

0,197

0,423

0,371

0,272

0,247

0,704

0,480

0,352

0,320

1,409

0,662

0,485

0,441

2,113

0,802

0,588

0,535

2,817

0,915

0,671

0,610

4,226

1,080

0,792

0,720

5,634

1,181

0,866

0,787

7,043

1,243

0,911

0,829

8,452

1,279

0,938

0,853

9,860

1,294

0,949

0,863

11,269

1,298

0,952

0,865

14,086

1,261

0,925

0,841

16,903

1,153

0,846

0,769

19,720

0,982

0,720

0,655

22,538

0,740

0,543

0,493

25,355

0,447

0,328

0,298

26,763

0,260

0,191

0,174

28,172

0,000

0,000

0,000

Расчетные радиусы скругления представлены в таблице 1.9.

Таблица 1.9 — Расчетные радиусы скругления

Втулочное

Среднее

Периферийное

R1

0,1162

0,0852

0,0775

R2

0,1056

0,0775

0,0704

Вывод

В этой части расчетно-графической работы были получены планы скоростей и решетки профилей первой ступени дозвукового осевого компрессора высокого давления в трех сечениях (втулочном, среднем и периферийном) при расчете на инженерном калькуляторе и в пяти сечениях при расчете на ЭВМ.

В качестве исходного аэродинамического профиля использовали симметричный профиль А-40. При профилировании использовался закон «твердого тела» на входе при заданном Нr.

Рассчитанная и построенная решетка профилей первой ступени осевого компрессора высокого давления удовлетворяет требованиям и сможет обеспечить требуемые параметры. Исходные данные взяты из газодинамического расчета осевого компрессора высокого давления. Построенные по результатам расчета на трёх радиусах треугольники скоростей и решетки профилей осевого компрессора приведены на прилагаемом к записке чертеже.

2. РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ РЕШЕТОК ПРОФИЛЕЙ ОСЕВОЙ ГАЗОВОЙ ТУРБИНЫ

2.1 Выбор закона профилирования

Применение закона профилирования и значительно упрощает технологию изготовления лопаток СА и РК, позволяет создать хорошую конструктивную базу для их монтажа в статоре и роторе.

Данные особенности обусловили широкое применение закона крутки и при проектировании турбин авиационных ГТД.

2.2 Расчет кинематических параметров ступени турбины на ЭВМ

Исходными данными для определения параметров потока по радиусу являются данные расчета ступеней турбины на среднем радиусе, а так же заложенные в техническом задании параметры ГТД:

— средний диаметр проточной части на входе и на выходе из рабочего колеса и;

— высота лопатки на входе и на выходе и;

— коэфициент скорости решетки СА

— коэфициент скорости решетки РК

— приведеная скорость потока перед РК

— термодинамическая степень реактивности

— расходные, и окружные ,

составляющие абсолютной скорости на входе и на выходе из РК;

— угол потока в абсолютном движении на выходе из СА;

— угол потока в относительном движении на входе и на выходе из РК;

— массовый расход газа на входе и на выходе из РК;

— частота вращения ротора;

— температура газа за РК по заторможенным параметрам.

Исходные данные газодинамического расчета ступени турбины КВД размещаются в файле исходных данных oct. dat (таблица 2. 1). Результаты расчета, получаемые по программе oct. exe, заносятся в файл oct. rez (таблица 2. 2).

Приведенная в таблице схема печати дает достаточно полное представление об объеме результатов, получаемых в ходе выполнения поступенчатого газодинамического расчета турбины. Помимо таблицы расчетных данных, программа oct. exe позволяет для большей наглядности представить результаты расчета в графической форме.

Таблица 2.1 — Исходные данные

Таблица 2.2 — Результаты расчета решетки профилей ступени осевой газовой турбины

Дата 23. 10. 11 NR= 1 KZ= 1 Кг = 1. 319 Rг = 290. 0

D1ср=. 5020 D2ср=. 5090 h1 =. 0470 h2 =. 0540

C1aср=177. 00 C2aср=181. 00 C1uср=626. 00 C2uср= -17. 00

alf1с= 15. 80 be1ср= 37. 40 be2ср= 23. 50

alf0 = 90. 00 90. 00 90. 00 90. 00 90. 00

Л1 =. 999 Фи =. 924 Пси =. 963 Rтс =. 210

n =15 000.0 T2* = 1070. 0

Таблица 1

Изменение параметров потока по радиусу

-----------------------------------------------------------

Паpаметp | Сечение по высоте лопатки

| 1(пеp) 2 3(сp) 4 5(вт)

-----------------------------------------------------------

r. 2780. 2654. 2527. 2401. 2275

ro 1. 000. 9546. 9092. 8638. 8183

U 436.7 416.9 397.0 377.2 357. 4

C1u 577.4 599.0 622.6 648.3 676. 6

C1a 164.3 170.4 177.0 184.2 192. 2

alf1 15. 80 15. 80 15. 80 15. 80 15. 80

C1 600.3 622.8 647.2 674.0 703. 4

be1 49. 41 43. 08 38. 12 34. 20 31. 05

C2u -3. 334 -9. 354 -16. 21 -24. 06 -33. 10

W2u 440.0 426.2 413.2 401.3 390. 5

C2a 177.0 179.3 181.1 182.3 183. 0

be2 21. 92 22. 81 23. 66 24. 44 25. 11

Л1. 9266. 9613. 9990 1. 040 1. 086

Rт. 3203. 2686. 2100. 1434. 6708E-01

T2w 1151. 1146. 1141. 1137. 1133.

Л2w. 7698. 7521. 7353. 7197. 7053

Л1w. 3511. 4057. 4673. 5353. 6095

Л2. 2980. 3022. 3060. 3095. 3130

dbe 108.7 114.1 118.2 121.4 123. 8

alf2 88. 92 87. 01 84. 88 82. 48 79. 75

Полученные графические зависимости параметров потока от высоты лопатки рабочего колеса данной ступени изображены на рисунках 2. 1−2. 3

Рисунок 2.1 — Изменение и по радиусу лопатки РК

Рисунок 2.2 — Изменение и по радиусу лопатки РК

Рисунок 2.3 — Изменение и по радиусу лопатки РК

Полученные треугольники скоростей изображены на рисунке 2. 4

Рисунок 2.4 — Планы скоростей в сечении 1

Рисунок 2.5 — Планы скоростей в сечении 2

Рисунок 2.6 — Планы скоростей в сечении 3

Рисунок 2.7 — Планы скоростей в сечении 4

Рисунок 2.8 — Планы скоростей в сечении 5

2.3 Профилирование решеток рабочего колеса турбины на ЭВМ

Таблица 2.3 — профилирование решетки рабочего колеса турбины

Таблица 2

Профилирование лопатки РК по радиусу

-----------------------------------------------------------

Паpаметp | Сечение по высоте лопатки

| 1(пеp) 2 3(сp) 4 5(вт)

-----------------------------------------------------------

ro 1. 000. 9546. 9092. 8638. 8183

b 22. 78 22. 78 22. 78 22. 78 22. 78

t 19. 63 18. 73 17. 84 16. 95 16. 06

t/b. 8616. 8224. 7833. 7442. 7050

i 6. 587 6. 919 7. 877 4. 800 2. 946

delt. 3471. 4356. 5318. 6318. 7298

Cm. 1125. 1310. 1500. 1690. 1875

xcm. 2620. 2627. 2654. 2647. 2656

be1l 56. 00 50. 00 46. 00 39. 00 34. 00

be2l 21. 57 22. 38 23. 13 23. 81 24. 38

bey 51. 94 57. 09 61. 14 68. 49 74. 44

r1. 6410. 7460. 8540. 9620 1. 068

r2. 4000. 4000. 4000. 4000. 4000

Число pабочих лопаток — 89. шт.

Данные построения содержатся в файле GFRT. dat, построение профилей осуществляется с помощью графической программы GFRT. exe

Полученные профили изображены на рисунках 2. 9−2. 14

Рисунок 2.9 — Решетка профилей в сечении 1 (периферийное)

Рисунок 2. 10 — Решетка профилей в сечении 2

Рисунок 2. 11 — Решетка профилей в сечении 3 (среднее)

Рисунок 2. 12 — Решетка профилей в сечении 4

Рисунок 2. 13 — Решетка профилей в сечении 5 (втулочное)

Рисунок 2. 14 — Профили рабочей лопатки турбины

2.4 Расчет геометрических параметров решеток профилей на инженерном калькуляторе

Исходными данными для определения геометрических параметров решеток профилей являются треугольники скоростей на трех радиусах (втулочной, среднем и периферийном) и конструктивные параметры (рекомендуемые величины хорды и шага решетки), полученные в результате газодинамического расчета турбины на среднем радиусе в таблице 2.2.

В целях удобства вычислений и графических построений вычисляем в миллиметрах следующие геометрические параметры решетки:

1) Радиусы расположения сечений:

Учитывая, что находим радиусы среднего, втулочного и периферийного сечений:

2) Шаг решетки:

tCP=0,0180 м;

tП=tCP*=0,018*=0,0198 м

3) Хорда профиля лопатки:

Принимаем хорду профиля постоянной по высоте лопатки:

4) Угол установки профиля лопатки в решетке:

град

град

5) Геометрический угол решетки на входе:

Согласно графику обобщенной зависимости для выбора геометрических углов решетки на входе (рис. 2. 2, стр. 17 [2]) определяем углы:

л1вт=34 град л1ср=46 град л1п=56 град

6) Геометрический угол решетки на выходе:

Согласно графику обобщенной зависимости для выбора геометрических углов решетки на выходе (рис. 2. 3, стр. 18 [2]) определяем углы:

=23,5 град

7) Угол отгиба выходной кромки:

8) Относительная толщина профиля лопатки:

=1. 3=0,159

=2*-=0,141

9) Абсолютная толщина профиля лопатки:

м

м

м

10) Ширина узкого сечения горла межлопаточного канала:

авт=tвт*sinэф=0,0162*sin 23. 5=0,0065 м

аср=tср*sinэф=0,0180*sin 23. 5=0,0072 м

ап=tп*sinэф=0,0198*sin 23. 5=0,0079 м

11) Относительное удаление максимальной толщины профиля:

12) Абсолютное удаление максимальной толщины профиля:

м

м

м

13) Радиус скругления входной кромки:

R1вт=0,3*СmaxBT=0,25*0,0036=0,108 м

R1ср=0,3*СmaxСР=0,25*0,0034= 0,102 м

R1п=0,3*СmaxП=0,25*0,0032=0,96 м

14) Радиус скругления выходной кромки:

Принимаем постоянным по высоте лопатки, тогда

R2вт= R2ср= R2п=0,5*аcp*=0,5*0,0072*0,05=0,18 м

так как по расчету выходит меньше, принимаем

R2вт= R2ср= R2п=0,0004

15) Угол заострения входной кромки:

град

град

град

RmaxВТ=0,5*Сmaxвт=0,5*0,0036=0,0018 м

RmaxСР=0,5*Сmaxср=0,5*0,0034=0,0017 м

RmaxП=0,5*Сmaxвт=0,5*0,0032=0,159 м

где — длина развертки профиля, определяемая по формуле:

16) Угол заострения выходной кромки:

17) Угол, образованный лучом, прохоходящим через центры окружностей и, фронтом решетки:

град

град

град

Таблица 2.5 — Результаты расчетов геометрических параметров решетки профилей в среднем, концевом и втулочном сечении:

Параметр

Размерность

Втулочное

Среднее

Периферийное

1

r

м

0,228

0,253

0,278

2

t

м

0,0162

0,0180

0,0198

3

b

м

0,023

0,023

0,023

4

град

77,06

69,82

59,71

5

град

34,0

46,0

56,0

6

град

23,5

23,5

23,5

7

е

град

18

18

18

8

-

0,0065

0,0072

0,0079

9

м

0,159

0,15

0,141

10

-

0,0036

0,0034

0,0032

11

м

0,256

0,267

0,275

12

м

0,0058

0,0060

0,0062

13

м

0,108

0,102

0,96

14

град

0,0004

0,0004

0,0004

15

град

0,180

0,170

0,159

16

град

0,029

0,028

0,027

ВЫВОДЫ

В результате выполнения данного задания освоена методика расчета параметров потока в ступенях компрессора, турбины. Помимо этого освоена методика построения решеток профилей ступеней лопаточных машин.

Решетки профилей первой ступени компрессора высокого давления профилировалась по закону постоянства и Нт по радиусу лопатки. Ступени с постоянной степенью реактивности и теоретическим напором широко применяются в ГТД, в частности, в качестве первых ступеней дозвукового компрессора высокого давления.

Решетки профилей первой ступени газовой турбины высокого давления профилировалась по закону и. Профилирование лопаток по данному закону значительно упрощает технологию изготовления лопаток СА и РК, позволяет создать хорошую конструктивную базу для их монтажа в статоре и роторе. Турбина высокого давления одноступенчатая, средненагруженная, имеет значение коэффициента полезного действия. На расчетном режиме работы обеспечиваются допустимые углы натекания потока на рабочее колесо б1 > 15,0 град.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК

1. В. Ю. Незым. Расчет и построение решеток профилей дозвукового осевого компрессора: Учебное пособие — Х.: Харьк. авиац. ин-т, 1988 — 41 с.

2. В. А. Коваль. Профилирование лопаток авиационных турбин: Учебное пособие — Х.: Харьк. авиац. ин-т, 1986 — 48 с.

3. А. Н. Анютин. Расчет и профилирование на ЭВМ лопаток осевой газовой турбины — Х.: Харьк. авиац. ин-т, 1991 — 32 с.

www.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой