Приводной газотурбинный двигатель для газоперекачивающего агрегата
Курсовой проект - Физика
Другие курсовые по предмету Физика
ановившееся, осесимметричное, при постоянстве гидравлических потерь по радиусу.
.1 Выбор закона закрутки
Выбираем закон изменения параметров по радиусу (законы закрутки потока). Критерием выбора оптимального закона закрутки по радиусу является обеспечение дозвуковых скоростей и приемлемых углов потока (в частности, Mw1 и Mc2 0,85…0,90, ?1 25o на периферии, ?2 90о на втулке). Расчеты показывают, что для дозвуковых ступеней с относительными диаметрами втулки примерно 0,7 наиболее подходящими являются законы постоянства степени реактивности и комбинированный закон. Для группы первых ступеней компрессора наиболее предпочтительным является закон постоянства степени реактивности.
Специальные расчеты показали, что допустимо не учитывать отличие от при изменении в ступени на 2…5 м/с, т.е. считаем =.
4.2 Исходные данные
Расчет производим для первой ступени КВД. В табл. 4.1. представлены основные исходные данные к расчетам; табл. 4.1 - расчет Са и Сu при использовании закона закрутки: закона постоянства степени реактивности; в табл. 4.2 - расчет некоторых параметров планов скоростей (скоростей С и W, углов ?, ?, ??) и чисел М.
Таблица 4.1 Исходные данные.
ПараметрыРазмер- ностьСечениевтулочное (вт)среднее (ср)периферийное (к)Dм0,35370,41660,4712-0,7510,8841Ucpм/с-346,5-U=Ucpr/rcpм/с294,38346,5391.98C1acp=Cacpм/с-180-C2acpм/с-178,5-C1ucpм/с-97,18-C2ucpм/с-211,2-?Kcp--0.55-T1*=T1*cpК449,7449,7449,7T2*=T2*cpК467,8467,8467,8
Таблица 4.2 Расчетные значения.
ПараметрыРазмер- ностьСечениевтулочное (вт)среднее (ср)периферийное (к)м/с124,02180222,49м/с185,5178,5171,16rк=rкср-0,550,550,55HTДж/кг400224002240022C1u= C1uср*r/rсрм/с82,5797,18109,93C2u= C2uср*r/rсрм/с179,42211,2238,92
Таблица 4.2 Расчетные значения(продолжение).
ПараметрыРазмер- ностьСечениевтулочное (вт)среднее (ср)периферийное (к)м/с245,44307,5359,23м/с148,99204,55248,16м/с419,82415,11410,33-0,58470,74080,8755м/с218,23223,98229,61м/с258,08276,52293,9м/с417,9415,5413,14-0,61760,66550,7114град56,3461,6363,7град45,940,235,6град30,3535,8238,26град58,252,848,19град10,3921,4328,08град27,817,019,9
При расчете считалось, что k=1,4; R=287 Дж/кгК; ?3 ? ?1.
Полученные выше кинематические параметры являются исходными для расчета профилей лопаток и решеток РК дозвукового осевого компрессора.
4.3 Предварительный выбор удлинения лопатки
Удлинение лопатки (относительная высота пера лопатки по хорде) на среднем радиусе: ,
где м - высота пера лопатки во входном сечении;
Выберем =1.8, тогда м.
.4 Расчет густоты решеток профилей
Густота решетки b/t (b - хорда пера лопатки; t - шаг решетки) является параметром, в значительной степени определяющим аэродинамическую нагруженность лопаточного венца. Уменьшение значений густоты решетки в сравнении с оптимальными означает недогрузку ступени, а увеличение густоты отрицательно сказывается на КПД ступени.
Определение густоты решетки РК производится на так называемом номинальном режиме, который характеризуется бессрывным обтеканием решетки при отсутствии резкого роста потерь.
Отношение рассчитанного угла поворота потока к углу на номинальном режиме * определяет запас по срыву компрессорной решетки и выбирается в зависимости от положения ступени в компрессоре. Величину /* для первой ступени КВД принимаем равной 0,9.
По графику рис. 2.2 [методического пособия №6] находим в зависимости от угла выхода потока из решетки. При угле =52,8 получим =12о.
Требуемая густота решетки определяется по графику рис. 2.3 [методического пособия №6] в зависимости от параметра:
.5 Расчет и уточнение числа лопаток в венце, хорды и удлинения лопатки
При выбранной густоте решеток на среднем радиусе предварительное значение шага решетки:
Тогда предварительно число лопаток будет равно:
Примем число лопаток z=61. По полученному значению z уточняем величины шага решетки и хорды профиля лопаток на среднем радиусе, а также удлинения лопаток:
tcp=П*Dcp/Z=(3.14*0.4166)/61=0.0214 м,
bcp=(b/t)cp*tcp=1,1*0.0214=0.0235 м,
hb=h/bcp=0.0469/0.0235 =1.9957 м.
Полученные значения параметров на среднем радиусе сводим в табл.4.3
Таблица 4.3 Параметры на среднем радиусе.
ПараметрыРазмерностьВеличинаDkм0,4166Dcpм0,4712Dвтм0,3537hм0,058-1,8bcp/м0,0235(/*)cp-0,9град12Ecp-1,57(b/t)cp-1,1tcp/м0.023z/шт.66,29zшт.61 tcpм0.0214 bcpм0.0235 hb-1,9957
4.6 Выбор углов атаки лопаточного венца на номинальном режиме
Расчетные углы атаки i по радиусу лопатки выбирают на номинальном режиме. Отклонение от номинальных углов атаки может привести к существенному снижению КПД и сокращению диапазона устойчивой работы компрессора. В современной практике углы атаки рассчитывают по эмпирическим формулам, учитывающим накопленный статический материал.
Ориентировочно можно принимать углы атаки на среднем радиусе впервых ступенях і=0.
4.7.Расчет углов изгиба профиля пера
Из геометрических соображений угол изгиба профиля пера лопатки равен:
,
где - угол отставания потока в лопаточном венце.
,
- относительный прогиб средней линии профиля. При дуге окружности =0.5.
Исходя из полуэмпирической зависимости для угла отставания потока на номинальном режиме можно определить:
.
4.8 Выбор дуги средней линии профиля
Исходя из условия минимума потерь в решетке среднюю линию профиля пера лопатки при повышенных скоростях набегающего потока изгибают по дуге окружности или по двум сопряженным дугам окружностей.
Принимаем форму средней линии профиля пера лопатки - дуга окружности. Тогда для средней линии по дуге окружности