Расчет турбинной лопатки с конвективно-пленочным охлаждением
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
3. Расчет граничных условий теплообмена
Для определения точки перехода потока из ламинарного в турбулентный на профиле лопатки, используем зависимость по Рейнольдсу, для Reкр =105:
,
где - вязкость среды, ПатАвс;
232,2 м/с? относительная скорость на входе в лопатку РК, м/с;
- плотность газа, кг/м3.
Для данного расстояния определяем номер узла конечного элемента на спинке и корыте профиля. На спинке № узла 18, на корыте - 76.
3.1 Расчет коэффициентов теплоотдачи на наружном контуре лопатки
Результаты расчета ведутся с помощью программы GRU. exe и сохранены в файле GRUREZ. txt, распечатка которого приведена в таблице 3.1.
Таблица 3.1 ? Расчет коэффициентов наружного теплообмена
3.2 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 3.2 Площадь каналов и их периметр определяем в пакете КОМПАС 3D V13.
Гидравлический диаметр определяем как отношение:
.
Расход воздуха в i-м канале:
.
Далее заносим полученные данные в программу в диалоговом режиме. Результаты расчета сохранены в файле GRYDEF. txt, распечатка которого приведена в таблице 3.3.
Таблица 3.2 ? Расчет характеристик каналов
№ каналаP, ммF, мм2dгидр, ммGв, кг/с, Вт/м2К18,043,581,780,001522431328,223,561,730,001513432239,253,571,540,001517436549,483,501,500,001509437858,943,501,570,0014884361610,123,511,380,0014884409
Таблица 3.3 ? Расчет коэффициентов внутреннего теплообмена
3.3 Расчет коэффициентов теплоотдачи в перфорационных каналах охлаждения
Граничные условия на контуре заменяющего канала задаются из условия эквивалентности теплоотдачи в нем теплопередаче в отверстиях перфорации. Эквивалентность будет достигнута, если температуру воздуха в канале принять равной температуре воздуха в перфорации, а коэффициенты теплопередачи в канале и перфорации будут связаны соотношением:
,
где - длина отверстия перфорации.
Коэффициент теплопередачи в перфорационных каналах находим среднее арифметическое в охлаждающих каналах:
РАСЧЕТ ГРЕЮЩЕЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУШНОЙ ЗАВЕСЫ
Целью расчета является определение изменения эффективности охлаждения и температуры лопатки вдоль корыта и спинки профиля.
Расчет выполняется в программе OHLAGD. exe, куда и заносятся исходные данные по геометрии профиля (MAKS. set, созданный программой GRID1. exe) и параметры каждой из завес.
Рассчитаем скорости воздуха на выходе из отверстий перфорации:
? из условия пропускания расхода воздуха рядом перфорации:
где ? суммарная площадь перфорации одного канала, м2;
i ? число отверстий перфорации по высоте лопатки:
? одним отверстием по уравнению Христиановича:
где m ? коэффициент расхода;(?) ? газодинамическая функция, принимаемая равная 1 для оценочного расчета.
Из полученных значений скоростей выбираем меньшее, корректируя в меньшую сторону. Исходные данные для расчета приведены в таблице 4.1.
Таблица 4.1 ? Расчет температуры воздушных завес
№ зав. dотв., ммt, ммУгол выдува, градУгол в плане, градДавление воздуха, ПаТемп-ра воздуха, КСкорость, м/сДавление газа, ПаТемп-ра газа, КСкорость газа, м/с10,31,577023510008554711475001483,7251,720,31,54202351000855869797001483,7397,430,31,578023510008554711525001483,7247,4
В результате расчета с применением действия завес по длине профиля корыта и спинки программа создает 2 файла со значениями температур KORITO. tm и SPINKA. tm, распечатки которых представлены в таблицах 4.2,4.3 Также представлены в графическом виде изменения параметров завесной пленки по корыту и спинке на рисунке 4.1.
Таблица 4.2 ? Температуры по корыту лопатки
Таблица 4.3 ? Температуры по спинке лопатки
Рисунок 4.1 ? Изменение параметров завесной пленки по корыту и спинке лопатки
5. Расчет температурного поля
Для определения напряженного состояния лопаток в условиях неравномерного нагрева на этапах рабочего проектирования выполняют детальный расчет температурных полей в поперечных сечениях лопатки на наиболее опасном режиме.
Создаем файл исходных данных MAKSIM. tm:
1 ? тип задачи (стационарная, плоская)
15 - количество отрезков задания теплоотдачи
18 41 68 76 90 92 110 122 136 150 164 167 172 176
? коэффициент теплоотдачи на входной кромке
? коэффициент теплоотдачи на ламинарном участке спинки
? коэффициент теплоотдачи на турбулентном участке спинки
? коэффициент теплоотдачи в щели
? коэффициент теплоотдачи на турбулентном участке корыта
? коэффициент теплоотдачи на ламинарном участке корыта
? коэффициент теплоотдачи на входной кромке
? коэффициент теплоотдачи в канале №1
? коэффициент теплоотдачи в канале №2
? коэффициент теплоотдачи в канале №3
? коэффициент теплоотдачи в канале №4
? коэффициент теплоотдачи в канале №5
? коэффициент теплоотдачи в эквивалентном канале №1
? коэффициент теплоотдачи в эквивалентном канале №2
? коэффициент теплоотдачи в эквивалентном канале №3
6 - количество отрезков задания температуры среды
- 41 68 - 91 92 176 - гран