Расчет турбинной лопатки с конвективно-пленочным охлаждением
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
? одним отверстием по уравнению Христиановича:
Из полученных значений скоростей выбираем меньшее, корректируя в меньшую сторону. Исходные данные для расчета приведены в таблице 8.3.
Таблица 8.3 ? 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/с10,31,577023510008555111475001483,7251,720,31,54202351000855939797001483,7397,430,31,578023510008555111525001483,7247,4
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 8.4,8.5 Также представлены в графическом виде изменения параметров завесной пленки по корыту и спинке [рис.8.1].
Таблица 8.4 ? Температуры по корыту лопатки
Таблица 8.5 ? Температуры по спинке лопатки
Рисунок 8.1 ? Изменение параметров завесной пленки по корыту и спинке лопатки
8.4 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 - границы отрезков задания температуры среды
.7 - "греющая" температура, С
.6
тАж ? 36 значения температур участков по спинке, С
.8
? "охлаждающая" температура, С
.5
тАж ? 23 значения температур по корыту, С
.6
.7 - "греющая" температура, С
? "охлаждающая" температура, С
700 1000
Материал лопатки: сплав ЖС? 32.
После ввода исходных данных рассчитываем температурные поля с помощью программы GRID2. exe. Результаты расчета MAKSIM. tem.
Для визуального просмотра температурного поля запускаем программу Изображение поля IZOL. exe, которая осуществляет построение на экране монитора до 16 изолиний поля параметра, рассчитанного в узлах триангуляционной сетки. Заносим в командную строку поочередно следующие файлы: IZOL. exe MAKSIM. set MAKSIM. tem. Результаты расчета приведены на рисунке 8.2.
Рисунок 8.2 - Распределение изотермических полей температур в охлаждаемой лопатке
8.5 Расчет термонапряженного состояния
Расчет термонапряженного состояния выполняем с помощью программы GRID3. exe.
Для просмотра результата используем программу IZOL. exe, которой указываем имя файла, содержащего данные о температурном поле лопатки: IZOL. exe MAKSIM. set sig. dat. Результат будет занесен в файл с именем MAKSIM. sig. Картина изменения напряжений показана на рисунке 8.3
Рисунок 8.3 ? Распределение полей напряжений в охлаждаемой лопатке
8.6 Анализ термонапряженного состояния
Анализ проводим с помощью программы ANALYZE. exe.
Задаем время работы на максимальном режиме 120 часов.
Результат анализа представлены на рисунках 8.4 - 8.5.
Рисунок 8.4 ? Анализ термонапряженного состояния лопатки турбины
Рисунок 8.5 ? Анализ термонапряженного состояния лопатки турбины
Точка №68 имеет запас прочности 1,308, что соответствует допустимому запасу прочности 1,3тАж1,33.
Вывод
В результате выполнения работы была разработана конструкция охлаждаемой лопатки первой ступени турбины высокого давления ТВВД. По ходу проекта, исходя из температуры газа перед турбиной, был выбран тип охлаждения лопатки - конвективно-пленочный. С помощью пакета программ SAPR был построен контур профиля лопатки, потом была проведена его разбивка на сетку конечных элементов. Далее рассчитаны коэффициенты теплоотдачи на поверхности лопатки, внутри конвективных каналов охлаждения, а так же внутри эквивалентных каналов, произведены расчеты заградительного охлаждения, температурного поля и термонапряженного состояния лопатки. По расчетам критическая точка №68 находится на выходной кромке лопатки со стороны корыта. В конце работы была произведена оптимизация термонапряженного состояния лопатки и рассчитаны необходимые расходы воздуха через каналы охлаждения и перфорационные каналы. Минимальный запас прочности составляет. Расчеты соответствуют ресурсу лопатки 120 часов.
Перечень источников
1.А.В. Олейник, С.Ю. Шарков, "Расчет теплового и термонапряженного состояния охла