Приводной газотурбинный двигатель для энергоустановки
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
ны
Рисунок 4.1 - Распределение , , , и по ступеням турбины
Рисунок 4.2 - Распределение ,, , , и по ступеням турбины
Рисунок 4.3 - Схема проточной части турбины
Рисунок 4.4 - Планы скоростей ТВД и ТНД
Рисунок 4.4 - Планы скоростей силовой турбины
В результате газодинамического расчёта турбины определены параметры потока вдоль проточной части по среднему радиусу. Анализ результатов показал, что:
на входе в РК ТВД был получен угол ?1, который равен ?1=16,1 град входящий в допустимые пределы (?1=15…22).
- угол выхода потока газа из турбины равен a2= 83,7 град, что позволяет обеспечить небольшие значения потерь полного давления газа на выходе из турбины.
на всех ступенях ступенях турбины были получены приемлемые КПД
= 0,901, = 0,921, = 0, 922, = 0,921.
коэффициенты загрузки ступеней находятся на допустимом уровне.
характерное изменение основных параметров (, Т* и Т, Р* и Р) вдоль проточной части соответствует типовому характеру для газовых осевых турбин;
степень реактивности ступеней турбины во втулочных сечениях имеет положительные значения:
; ;
; .
частота вращения вала силовой турбины равна частоте вращения нагрузки (нагнетателя) - nтс = 8201 об/мин.
Для получения приемлемых результатов расчета геометрические размеры, полученные в процессе согласования компрессора и турбины, были уточнены с учетом формы проточной части двигателя-прототипа.
5. РАСЧЕТ И ПРОФИЛИРОВАНИЕ СТУПЕНИ ТУРБИНЫ
.1 Выбор и обоснование исходных данных
Расчет и построение решетки профилей первой ступени турбины проводится с использованием ЭВМ и программoct.exe, gfrt.exe [5].
Проектирование элементов проточной части турбины для получения высоких КПД должно выполняться с учетом изменений параметров газа по высоте лопатки, при этом допустимо применять постоянные полные давления и температуры газа перед ступенью турбины в радиальном и окружном направлениях. Рассчитывая ступень турбины вполне достаточно определить параметры потока и треугольники скоростей в пяти сечениях.
Применение закона и значительно упрощает технологию изготовления лопаток соплового аппарата и рабочих колес, позволяет создавать хорошую рабочую базу для их монтажа в статоре и роторе. Присопловые лопатки первой ступени турбины являются не кручеными и имеют почти постоянный профиль по высоте, что способствует организации внутреннего охлаждения.
Исходные данные берутся из расчета турбины на ЭВМ.
Хорду профиля лопатки b принимаем постоянной по высоте лопатки. Геометрический (конструктивный) угол решетки на входе выбираем в зависимости от углов потока и .
Рисунок 5.1-Обобщенные зависимости для выбора углов на входе.
Геометрический угол решетки на выходе принимаем равным эффективному углу =-=.
Поскольку в первых ступенях современных турбин(), то =0.
При закрутке =const угол принимают неизменным (const).
Радиус скругления входной кромки находим по формуле:
R=0.2…0.3 C, где C= Cb (b- хорда лопатки в данном сечении).
Радиус скругления выходной кромки принимаем постоянным по высоте лопатки: R=0.4=const.
Результаты расчета - в таблице 5.1 и 5.2. Решетки профилей рабочего колеса турбины представлены на рисунках 5.2-5.6.Треугольники скоростей представлены на рисунке 5.8. Изображение профилей лопатки в пяти сечениях по высоте приведены на рис. 5.7.
Таблица 5.1 - Изменение параметров потока по радиусу
Таблица 5.2-Профилирование лопатки РК по радиусу
Рисунок 5.2 Профили рабочего колеса во втулочном сечении
Рисунок 5.3 -Сечения профиля рабочего колеса на относительном радиусе 0,964
Рисунок 5.4 -Сечения профиля рабочего колеса на относительном радиусе 0,927
Рисунок 5.5 -Сечения профиля рабочего колеса на относительном радиусе 0,890
Рисунок 5.6 -Профили рабочего колеса в периферийном сечении
Рисунок 5.7 -Изгиб профиля рабочей лопатки турбины
Рисунок 5.8 - Планы скоростей решетки профилей (сечение 1-5)
В результате профилирования рабочего колеса первой ступени турбины по закону крутки a1=const и b2=const были построены треугольники скоростей и решетки профилей на трех радиусах: втулочном, среднем и периферийном.
На всех радиусах выполняется условие a2>55, а на внутреннем радиусе скорость W2 > W1. Однако ??=122,8, что больше допускаемого 120, т.е. имеется местная диффузорность канала. В связи с этим увеличен геометрический угол на входе до величины і = 10,07,что позволяет утверждать о величине диффузорности до 5%, что не требует корректировки профиля.
6. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЯ
Для исследования используем математическую модель ТВаД с двухвальным газогенератором и свободной турбиной. Здесь число независимых переменных определяется по формуле:
n=3zв+2,
где zв - число валов газогенератора моделируемого двигателя.
Независимые переменные:
.
Система уравнений невязок для данного двигателя представлена ниже:
Здесь первые четыре уравнения - балансы расходов через компрессоры, турбины компрессоров и свободную турбину, следующие два - балансы мощностей на роторах высокого и низкого давления, седьмое - условие неизменности геометрии сопла, вос?/p>