Охлаждение лопатки турбины высокого давления
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
чет температурного поля (охлаждаемый вариант) 458. Раiет термонапряженного состояния (неохлаждаемый вариант). Раiет термонапряженного состояния (охлаждаемый вариант). Анализ термонапряженного состояния. 509. Оптимизация термонапряженного состояния. 6010. Раiет температурного поля и термонапряженного состояния оптимального варианта лопатки. 6512. Оценка ресурса по малоцикловой усталости и длительной прочности. 7014. Выполнение чертежа. 9015. Оформление пояснительной записки. 10016. Сдача работы.
7. ПОРЯДОК СДАЧИ И ПРИЕМКИ РАБОТЫ: Сдача работы проводится в форме публичной защиты с оценкой по пятибалльной системе. Пояснительная записка и чертеж должны быть сданы на проверку руководителю не позднее, чем за два дня до установленного срока сдачи.
. СРОКИ ВЫПОЛНЕНИЯ: Начало выполнения - ___ _________ 2011 г.
Защита - до __ ______ 2011 г.
Задание выдал: доцент каф. 203 Епифанов С.В.
Задание получил: студент гр.252М Тернюк И.А.
1. Подготовка и анализ исходных данных
Выбирая схему охлаждения, следует учитывать опыт создания уже реализованных и хорошо зарекомендовавших себя в эксплуатации конструкций, а так же технологические возможности производства, новейшие достижения в этой области.
Рабочие лопатки работают в газовом потоке с некоторой температурной неоднородностью. Но она несущественна, так как осредняется из-за высокой частоты вращения. Поэтому можно учитывать только радиальную неоднородность потока, полагая, что для среднего сечения коэффициент радиальной неоднородности потока ?=0,05.
Греющая температура:
Таким образом, для обеспечения эффективной работы турбины достаточно применения конвективной схемы охлаждения, представленной на рисунке 1.
Рисунок 1.1 - Поперечное сечение охлаждаемой лопатки.
Охлаждающую температуру находим по формуле:
где - температура торможения из-за последней ступени
компрессора высокого давления,
К - величина подогрева создаваемого вращением турбины; м/c - окружная скорость,
- подогрев воздуха центробежными силами:
Рисунок 1.2 - Схема подвода охлаждающего воздуха
,
где - радиус подвода охлаждающего воздуха,
- длина канала подвода воздуха.
= 200С - конвективный подогрев в магистралях подвода,
= - 600С - изменение температуры вследствие спутной закрутки;
Принимаем ТЛ=1123 К.
Определяем эффективность охлаждения:
Т.к. температура газа меньше 1450К, выбираем тип охлаждения - конвективный.
По рисунку 1.3 определяем потребный расход охлаждающего воздуха - 6 %.
Рисунок 1.3 - Зависимость эффективности охлаждения от расхода охлаждающего воздуха для различных способов охлаждения: 1-конвективное; 2-конвективно-заградительное; 3-пористое охлаждение;
1.1 Проверка пропускной способности каналов лопатки
Сечение каналов должно быть достаточным для пропуска заданного расхода воздуха выделенного на охлаждение т.е.
Где m=0,6 - коэффициент расхода учитывающий неравномерность поля скоростей воздуха в поперечном сечении каналов связанную с наличием ламинарного погранслоя.
Па - давление газа на выходе из канала; Па-полное давление на входе в канал; -газодинамическая функция, определяемая по отношению давлений: кг/с - расход воздуха через одну лопатку.
Тогда
м2;
С помощью графического редактора КОМПАС-V13 определяем суммарную площадь каналов м2> м2 - т.е. суммарной площади каналов достаточно для того чтобы пропустить потребный расход воздуха через лопатку.
2. Создание сетки конечных элементов
Создание сетки производим на ЭВМ с помощью подмодуля САПР Раiетная сетка. Этот подмодуль является частью САПР охлаждаемых лопаток турбин и предназначен для автоматизированного построения сетки триангуляционных (треугольных) элементов внутри плоской многосвязанной области для решения уравнений теплопроводности и термонапряженного состояния.
Создаем файл Описание контура IGOR. st, содержащий описание наружного и внутреннего контуров раiетной области координатами опорных точек. При создании описания придерживаемся следующих правил:
. Сечение лопатки должно располагаться в первом квадранте координатной системы так, чтобы для координат любой точки выполнялось условие Х>0, Y>0.
. Количество опорных точек должно быть минимальным (достаточным для описания контура прямолинейными отрезками).
. Сначала задаются координаты опорных точек наружного контура при обходе его от произвольной точки против часовой точки. Затем задаются координаты одного из внутренних контуров (каналов охлаждения) по часовой стрелке. Абсциссе первой точки присваивается знак -.
Программа Создание раiетной сетки" GRID1. EXE - основная рабочая программа подмодуля. После запуска программа запрашивает имя файла с описанием контура. Задаем IGOR. st. В результате работы программы создается файл IGOR. set, содержащий информацию о созданной сетке в форме, пригодной для межпрограммного обмена.
Распечатка файла IGOR. st представлена в таблице 1.1
Таблица 1.1-Распечатка файла IGOR. st
1 1.000000
.169547 10.011342 9.939430 10.240000 11.201202 12.383595 13.918632
.225487 15.853192 16.266684 16.762875 17.531221 17.977074 18.386971 20.242428
.712620 21.239235 21.643599 22.033165 22.985994 23.865528 24.292574 24.790001
.143896 25.517284 26.750706 28.34548