Охлаждение рабочей лопатки первой ступени турбины ТРДД
Дипломная работа - Транспорт, логистика
Другие дипломы по предмету Транспорт, логистика
ЕНА
Определение точек перехода
Максимум теплоотдачи находится в точке разветвления потока на входной кромке. Далее по обеим сторонам профиля по мере формирования ламинарного погранслоя коэффициент теплоотдачи уменьшается, достигая минимума в точке перехода ламинарного слоя в турбулентный. Начало перехода связано с достижением критического числа Рейнольдса.
Второй максимум теплоотдачи связан с возникновением турбулентного погранслоя. Координата ХК соответствует выражению:
В предварительных раiетах точки ХН и ХК совмещают, iитая, что переход от ламинарного к турбулентному течению происходит в одной точке ХН = ХК, соответствующей значению
Находим расстояние до точки перехода:
где:
;
Определив расстояние до точек перехода можно найти сами точки. Такими точками являются т. 24 - на спинке лопатки и т. 65 - на корыте.
Раiет коэффициентов теплоотдачи на наружной поверхности лопатки
Раiет коэффициентов теплоотдачи выполняем с помощью пакета SAPR кафедры 203. В результате работы программы расiитываются коэффициенты теплоотдачи на входной кромке, в средней части профиля, на выходной кромке. Результаты раiета сведены в таблице 4.1.
Раiет коэффициентов теплоотдачи в каналах охлаждения лопатки
Раiет коэффициентов теплоотдачи выполняем с помощью пакета SAPR кафедры 203.
Гидравлический диаметр определяем как отношение:
, где:
F - площадь канала;
Р - периметр канала.
Расход воздуха в i-м канале:
, где:
- расход через газогенератор;
- процент воздуха, отбираемого на охлаждение лопаток;
- количество лопаток в рабочем колесе.
Все исходные данные для определения коэффициентов теплоотдачи в каналах и сами коэффициенты занесем в таблицу 4.1, а полученные на ЭВМ результаты - 4.2.
Таблица 4.1
Исходные данные
№ каналаP, ммF, мм2dГИДР, ммGв, кг/с116,310,92,6750,0015843029214,813,93,750,002023017320,1101,990,001453049
.2 Результаты раiета коэффициента теплоотдачи на ЭВМ
НОМЕР КАНАЛА = 1
РАiЕТ КОЭФФИЦИЕТОВ ВНУТРЕННЕГО ТЕПЛООБМЕНА
характерный размер канала мм 16.300000
площадь сечения канала мм**2 10.900000
радиус кривизны канала мм 9999.000000
частота вращения об/мин 17788
Параметры охладителя:
расход воздуха кг/с 1.584000E-03
температура воздуха К 759.000000
температура стенки К 1170.000000
давление в канале Па 1514000.000000
РЕЗУЛЬТАТ РАiЕТА
коэффициент теплоотдачи 3026.880000
НОМЕР КАНАЛА = 2
РАiЕТ КОЭФФИЦИЕТОВ ВНУТРЕННЕГО ТЕПЛООБМЕНА
характерный размер канала мм 14.800000
площадь сечения канала мм**2 13.900000
радиус кривизны канала мм 9999.000000
частота вращения об/мин 17788
Параметры охладителя :
расход воздуха кг/с 2.020000E-03
температура воздуха К 759.000000
температура стенки К 1170.000000
давление в канале Па 1514000.000000
РЕЗУЛЬТАТ РАiЕТА
Г коэффициент теплоотдачи 3017.387000 Г
НОМЕР КАНАЛА = 3
РАiЕТ КОЭФФИЦИЕТОВ ВНУТРЕННЕГО ТЕПЛООБМЕНА
характерный размер канала мм 20.100000
площадь сечения канала мм**2 10.000000
радиус кривизны канала мм 9999.000000
частота вращения об/мин 17788
Параметры охладителя :
расход воздуха кг/с 1.450000E-03
температура воздуха К 759.000000
температура стенки К 1170.000000
давление в канале Па 1514000.000000
РЕЗУЛЬТАТ РАiЕТА
Г коэффициент теплоотдачи 3049.846000 Г
. РАiЕТ ТЕМПЕРАТУРНОГО ПОЛЯ ОХЛАЖДАЕМОЙ ЛОПАТКИ
Раiет температурного поля проводим путем решения уравнения стационарной теплопроводности:
где:
Т - температура в точке поперечного сечения с координатами (х,у);
- коэффициент теплопроводности материала лопатки.
В качестве граничных условий при конвективном теплообмене используем граничные условия 3-го рода, а именно: температуру среды и коэффициент теплоотдачи .
Раiет производим с помощью пакета SAPR кафедры 203. В текстовом редакторе создаем файл исходных данных wis.tm. Исходные данные включают в себя следующие величины:
1 - тип задачи (стационарная, плоская) 0
9 - количество отрезков задания теплоотдачи
24 57 49 65 81 83 111 138 71
- коэффициент теплоотдачи на входной кромке
- коэффициент теплоотдачи на ламинарном участке спинки
- коэффициент теплоотдачи на турбулентном участке спинки
- коэффициент теплоотдачи на ламинарном участке корытца
- коэффициент теплоотдачи на турбулентном участке корытца
- коэффициент теплоотдачи на входной кромке
- коэффициент теплоотдачи в 1-м канале
- коэффициент теплоотдачи в 2-м канале
- коэффициент теплоотдачи в 3-м канале
2 - количество отрезков задания температуры среды
171 - границы отрезков задания температуры среды
- греющая температура , 0С
- охлаждающая температура, 0С
700 1000 - ожидаемая температура лопатки, 1-я и 2-я температуры задания теплофизических свойств материала
- коэффициент теплопроводности при 1-й температуре (700?С)
- коэффициент теплопроводности при 2-й температуре (1000?С)
- стАв? при 1-й температуре (700?С)
- стАв? при 2-й температуре (1000?С)
Последние 5 строк содержат физические свойства, соответствующие жаропрочному материалу ЖС32. Их оставляем неизменными.
После сохранения файла запускаем программу Раiет температурного поля Grid2.exe. После запуска программа запрашивает имя файла с условиями теплообмена. Указываем wis.tm и имя файла, содержащего данные о разбивке профиля лопатки в среднем сечении на сетку конечных эл?/p>