Расчет и профилирование решеток профилей ступеней компрессора и турбины

Расчет параметров потока и построение решеток профилей для компрессора и турбины. Профилирование рабочей лопатки компрессора, газодинамический и кинематические параметры профилируемой ступени на среднем радиусе. Кинематические параметры ступени турбины.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

МIНIСТЕРСТВО ОСВIТИ I НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ АЕРОКОСМІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІМ. М.Є. ЖУКОВСЬКОГО “ХАІ”

РОЗРАХУНОК I ПРОФIЛЮВАННЯ РЕШIТОК ПРОФIЛЕЙ СТУПЕНIВ КОМПРЕСОРА ТА ТУРБIНИ

Пояснювальна записка до розрахунково-графічної роботи №1

з дисципліни “Теорія ГТД i У”

ХАІ. 201. 241б. 11О.6.050604.08002210

Виконав: студент гр. 241б

Овлиякулиев Р.М.

Керівник: доцент к.201

I.I. Редин

2011



• Содержание
• решетка профиль компрессор турбина
• Введение
• 1 Расчет и построение решеток профилей дозвукового осевого компрессора
• 1.1 Расчет кинематических параметров потока по радиусу в первой ступени дозвукового компрессора
• 1.2 Расчет лопаток и решеток профилей рабочего колеса на инженерном калькуляторе
• 1.3 Построение профилей лопаток и решеток профилей
• 2 Расчет и построение решеток профилей осевой газовой турбины
• 2.1 Выбор закона профилирования
• 2.2 Расчет кинематических параметров ступени турбины на ЭВМ
• 2.3 Профилирование решеток рабочего колеса турбины на ЭВМ
• 2.4 Расчет геометрических параметров решеток профилей на инженерном калькуляторе
• Выводы
• Перечень ссылок

• ВВЕДЕНИЕ

Целью данной работы является расчет параметров потока и построение решеток профилей для компрессора и турбины.

Для достижения высоких значений КПД ступени компрессора необходимо установить взаимосвязь кинематических параметров потока в элементах ступени, расположенных на различных радиусах.

Реальное течение воздуха в компрессоре является пространственным, периодически неустановившимся течением вязкого сжимаемого газа, математическое исследование которого в строгой постановке задачи в настоящее время практически невозможно. Для получения инженерных результатов реальное течение обычно рассматривается как установившееся, осесимметричное (без радиальных составляющих скорости при движении по соосным цилиндрическим поверхностям), при постоянстве гидравлических потерь по радиусу. Для расчета осесимметричного течения в венцах турбомашины в настоящее время широко применяются численные методы. В упрощенном варианте считают, что поток движется в осевой ступени согласно уравнению радиального равновесия.

Газодинамический расчет турбины, как правило, выполняется в предположении, что параметры потока на среднем радиусе соответствуют параметрам, осредненным по высоте лопатки. Для того, чтобы проектируемая турбина обеспечивала заданную мощность и обладала высоким КПД, лопаточные венцы ее должны обеспечивать на всех радиусах проточной части расчетные поворот и ускорение потока при возможно меньших потерях энергии. Выполнение этих требований достигается как выбром закона закрутки потока по радиусу, так и конструированием профильной части (профилированием) сопловых и рабочих решеток.

В реальной практике процесс профилирования турбинных лопаток достаточно сложный и трудоемкий, требующий учета зачастую противоречивого влияния газодинамических, прочностных, конструктивных и технологических факторов. При этом оптимальная конструкция пера лопатки является результатом варьирования многочисленных параметров, что и создает предпосылки применения в подобных расчетах ЭВМ.



1. РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ РЕШЕТОК ПРОФИЛЕЙ ДОЗВУКОВОГО ОСЕВОГО КОМПРЕССОРА

Исходными данными для профилирования рабочей лопатки компрессора является газодинамический и кинематические параметры профилируемой ступени на среднем радиусе, получаемые в результате газодинамического расчета многоступенчатого осевого компрессора. Далее по выбранному закону крутки потока и по соответствующим формулам рассчитываются все параметры на пяти сечениях.

Одним из распространенных типов ступеней с предварительной закруткой, возростающей от втулки к периферии при постоянном значении , является так называемая ступень с постоянной степенью реактивности.

Закон постоянства степени реактивности ступени обеспечивает значительно более благоприятное распределение предварительной закрутки и менее сильное изменение числа по радиусу. При этом осевая составляющая скорости воздуха перед колесом в ступени с уменьшается к периферии и увеличивается к основанию лопаток.

Лопатки ступени с постоянной степенью реактивности должны быть сильно изогнуты в своей периферийной части и почти не отклоняют поток у корня. Этот фактор увеличивает КПД ступени.

Экспериментальные эпюры осевых скоростей в таких ступенях удовлетворительно согласуются с расчетными в средней части лопаток, где нет влияния пограничных слоев на корпусе и у втулки ступени.

Преимуществом закона крутки является возможность использовать более высокие значения окружных скоростей в связи с меньшим изменением по радиусу.

Ступени с постоянной степенью реактивности находят широкое применение в качестве первых ступеней дозвуковых осевых компрессоров.

Проектирование элементов проточной части компрессора для получения высоких КПД должно выполняться с учётом изменений параметров газа по высоте лопатки. При этом допустимо применять постоянные полные давления и температуры воздуха перед ступенью компрессора в радиальном и окружном направлениях. Рассчитывая ступень компрессора вполне достаточно определить параметры потока и треугольники скоростей в пяти сечениях.

Для достижения высоких КПД ступени необходимо установить взаимосвязь кинематических параметров потока в элементах ступени, расположенных на различных радиусах, т.е. рассчитать поток в решетках по радиусу.

1.1 Расчет кинематических параметров потока по радиусу в первой ступени дозвукового компрессора

Исходными данными для определения кинематических параметров потока по радиусу являются данные расчета ступеней компрессора на среднем радиусе, а так же заложенные в техническом задании параметры ГТД:

- степень повышения давления в ступени компрессора ;

- окружная скорость ;

- теоретический напор ;

- КПД ступени ;

- коэфициент восстановления полного давления в направляющем

аппарате ;

- ;

- относительный диаметр на входе в РК ;

- относительный диаметр на выходе из РК ;

- осевая составляющая абсолютной скорости на входе в РК

;

- окружная составляющая абсолютной скорости на входе из РК

;

- полная температура на входе в РК ;

- полное давление на входе в РК ;

-относительный периферийный диаметр проточной части;

- .

Исходные данные газодинамического расчета ступени дозвукового осевого компрессора размещаются в файле исходных данных ock.dat (таблица 1.1). Результаты расчета, получаемые по программе ock.exe, заносятся в файл ock.rez (таблица 1.2). Данные необходимые для построения планов скоростей представлены в таблице 1.3.

Помимо таблицы расчетных данных, программа ock.exe позволяет для большей наглядности представить результаты расчета в графической форме.

Таблица 1.1 - Исходные данные

09 10 11 1 04 1.380 287.00 ( дата, M, Ks, kг, Rг )

1.225 360.000 .247 .886 .975 1.000 .773 .787

1.000 175.000 455.300 412132. 108.000 0.458 .916

0.967 1.046

_ _ _ _

Пi* Uк Hтвт КПД* Sна D21 d1вт d2вт

m С1асp Т1* P1* С1uсp D1к Кн

W1к/W1сp W1вт/W1сp

Таблица 1.2 - Результаты расчета кинематических параметров ступени дозвукового осевого компрессора

ГДР СТ.ОК ДАТА 9.10.11

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

M= 1 KR= 4 КГ= 1.380 RГ= 287.00

1.225 360.00 .247 .886 .975 1.000 .773 .787

1.000 175.00 455.30 412132. 108.00 .458 .916

.967 1.046 А= .498 B=-.130 D= .000

ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СТ. ОК

PI1=1.225 PI2=1.225 HZ1=30783. HZ2=30783. T01=484.83 T02=484.83

P01= 504862. P02= 504862.

( GB= 31.762 ROK= .5020 HTO= .2593 WC= 15012.0 )

Таблица 1

N U CU CA T0 T P0 P

ROTH RO C W LC LW AL BE

11 360.00 132.60 146.46 455.30 436.57 412132. 353835.

1.0000 2.8240 197.57 270.48 .5075 .6827 47.843 32.784

12 339.23 119.40 163.29 455.30 435.67 412132. 351177.

...