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>