Охлаждение рабочей лопатки первой ступени турбины турбовального двигателя (ТВаД) мощностью 8,5 мВт
Контрольная работа - Разное
Другие контрольные работы по предмету Разное
;
Охлаждающую температуру находим по формуле:
,
где - температура торможения из-за последней ступени компрессора высокого давления,
- изменение температуры вследствие спутной закрутки,
=-750С
Рисунок 2-Схема подвода охлаждающего воздуха
- подогрев воздуха центробежными силами.
/c - окружная скорость,
- радиус подвода охлаждающего воздуха,
- длина канала подвода воздуха.
- конвективный подогрев в магистралях подвода,
Принимаем ТЛ=1150 К.
Определяем эффективность охлаждения
По графику 2 [1] определяем способ охлаждения лопатки (конвективное) и расход охлаждающего воздуха (2,7%).
. СОЗДАНИЕ сетки конечных элементов
Создание сетки производим на ЭВМ с помощью подмодуля САПР Расчетная 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 Boch.st, содержащий описание наружного и внутреннего контуров расчетной 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 расчетной сетки Grid1.exe - основная рабочая программа подмодуля. После запуска программа запрашивает имя файла с описанием контура. Задаем Boch.st. В результате работы программы создается файл Boch.set, содержащий информацию о созданной сетке в форме, пригодной для межпрограммного обмена.
Изображение полученной сетки приведено на рисунке.
Рисунок 3 - Конечноэлементная сетка.
. Расчет граничных условий теплообмена
Расчет коэффициентов теплоотдачи на наружном контуре лопатки
Результаты расчета сохранены в файле GRUREZ.TXT, распечатка которого приведена в таблице 2.
Таблица 2
РАСЧЕТ КОЭФФИЦИЕТОВ НАРУЖНОГО ТЕПЛООБМЕНА
Геометрические характеристики профиля:
диаметp входной кpомки мм 3.600000
хоpда лопатки мм 31.500000
угол потока на входе Град 48.000000
угол потока на выходе Град 15.500000
длина лопатки мм 46.500000
сpедний диаметp мм 600.000000
Параметры рабочего тела :
темпеpатуpа К T1= 1361.000000 T2= 1361.000000
давление МПа P1= 9.900000E-01 P2= 7.350000E-01
скopость м/с W1= 166.400000 W2= 527.000000
pасчетный pадиус мм 300.000000
обоpоты туpбины об/мин 15400.000000
---------- PЕЗУЛЬТАТ PАСЧЕТА ---------------¬
¦ коэффициентов теплоотдачи по участкам ¦
¦ входная кpомка 5523.441000 Bт/м**2*K ¦
¦ сpедняя часть пpофиля ¦
¦ коpыто 2686.488000 Bт/м**2*K ¦
¦ спинка 2149.190000 Bт/м**2*K ¦
¦ выходная кромка пpофиля ¦
¦ коpыто 3328.870000 Bт/м**2*K ¦
¦ спинка 2849.044000 Bт/м**2*K ¦
Рисунок 4 - Эпюра изменения коэфициента теплоотдачи по обводу профиля
Расчет коэффициентов теплоотдачи в каналах охлаждения
Расчет коэффициентов теплоотдачи в каналах охлаждения лопатки ведем с помощью программы GRYDEF.EXE.
Рассчитываем необходимые исходные данные и заносим их в таблицу 3. Площадь канала и его периметр определяем в пакете КОМПАС v. 8.
Гидравлический диаметр определяем как отношение:
.
Расход воздуха в i-м канале:
.
Далее заносим полученные данные в программу в диалоговом режиме. В результате работы программы рассчитываются коэффициенты теплоотдачи в каналах охлаждения. Полученные результаты сведены в таблицу 3 и отображены на рисунке 4.
Таблица 3
№ каналаP, ммF, мм^2dгидр, ммGв, кг/с, Вт/м^2К12220,84,40,013309423023,45,10,01831183132620,0083536
Результаты расчета сохранены в файле GRYDEF.TXT, распечатка которого приведена в таблице 3.
Таблица 4
НОМЕР КАНАЛА = 1
РАСЧЕТ КОЭФФИЦИЕТОВ ВНУТРЕННЕГО ТЕПЛООБМЕНА
характерный размер канала мм 4.400000
площадь сечения канала мм**2 22.700000
радиус кривизны канала мм 99999.000000
частота вращения об/мин 15400
Параметры охладителя :
расход воздуха кг/с 1.300000E-02
емпература воздуха К 697.000000
температура стенки К 1150.000000
давление в канале Па 1780000.000000
РЕЗУЛЬТАТ РАСЧЕТА
Г коэффициент теплоотдачи 3094.238000 Г
НОМЕР КАНАЛА = 2
РАСЧЕТ КОЭФФИЦИЕТОВ ВНУТРЕННЕГО ТЕПЛООБМЕНА
характерный размер канала мм 5.100000
площадь сечения канала мм**2 30.000000
радиус кривизны канала мм 9999.000000
частота вращения об/мин 15400
Параметры охладителя :
расход воздуха кг/с 1.800000E-02
температура воздуха К 697.000000
температура стенки К 1150.000000
давление в канале Па 1780000.000000
РЕЗУЛЬТАТ РАСЧЕТА
Г коэффициент теплоотдачи 3118.184000 Г
НОМЕР КАНАЛА = 3
РАСЧЕТ КОЭФФИЦИЕТОВ ВНУТРЕННЕГО ТЕПЛООБМЕНА
характерный размер канала мм 2.000000
площадь сечения канала мм**2 13.000000
радиус кривизны канала мм 9999.000000
частота вращения об/мин 15400
Параметры охладителя :
расход воздуха кг/с 8.000000E-03
температура воздуха К 697.000000
?/p>