Расчет и профилирование решеток профилей ступеней компрессора и турбины

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

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.

.9423 2.8086 202.29 273.84 .5197 .6912 53.826 36.605

13 319.02 106.19 176.66 455.30 434.92 412132. 348986.

.8862 2.7959 206.12 276.59 .5295 .6981 58.988 39.695

14 298.83 92.59 187.63 455.30 434.30 412132. 347182.

.8301 2.7854 209.23 278.82 .5375 .7038 63.736 42.294

15 278.28 78.20 196.73 455.30 433.80 412132. 345735.

.7730 2.7770 211.70 280.60 .5438 .7083 68.323 44.516

* * * * * * * *

21 360.00 225.95 117.25 484.83 453.75 517807. 407056.

1.0000 3.1258 254.56 178.10 .6337 .4508 27.427 41.176

22 338.26 219.09 151.59 484.83 450.78 517807. 397483.

.9396 3.0723 266.42 192.82 .6632 .4882 34.679 51.828

23 319.09 211.48 177.94 484.83 448.19 517807. 389235.

.8864 3.0260 276.39 207.95 .6880 .5264 40.077 58.837

24 301.11 203.49 199.94 484.83 445.79 517807. 381729.

.8364 2.9836 285.28 222.50 .7102 .5628 44.496 63.976

25 283.67 195.18 219.16 484.83 443.52 517807. 374701.

.7880 2.9437 293.48 236.35 .7306 .5974 48.313 68.013

* * * * * * * *

81 360.00 132.60 146.46 455.30 436.57 412132. 353835.

1.0000 2.8240 197.57 270.48 .5075 .6827 47.843 32.784

82 338.26 118.77 164.00 455.30 435.63 412132. 351063.

.9396 2.8079 202.49 273.99 .5202 .6915 54.086 36.766

83 319.09 106.25 176.61 455.30 434.92 412132. 348993.

.8864 2.7959 206.10 276.58 .5295 .6981 58.969 39.684

84 301.11 94.15 186.50 455.30 434.36 412132. 347367.

.8364 2.7865 208.91 278.60 .5367 .7032 63.215 42.022

85 283.67 82.03 194.53 455.30 433.92 412132. 346077.

.7880 2.7790 211.12 280.18 .5423 .7072 67.136 43.972

Таблица 1.3 - Расчет некоторых параметров планов скоростей

Параметры	Размер-ность	Сечение
		втулочное	среднее	периферийное
	м/с	270,480	276,580	280,180
	м/с	211,120	206,100	197,570
	м/с	325,976	326,602	327,628
	-	0,830	0,847	0,855
	м/с	236,350	207,950	178,100
	м/с	197,570	276,390	211,170
		431,047	422,513	429,788
	-	0,458	0,654	0,491
	град	47,840	58,960	67,130
	град	27,420	40,070	48,310
	град	32,780	39,680	43,970
	град	41,170	58,830	63,013
	град	20,420	18,890	18,820
	град	8,390	19,150	19,043

Полученные графические зависимости параметров потока от высоты лопатки рабочего колеса данной ступени изображены на рисунках 1.1-1.3

Рисунок 1.1 - Изменение и по радиусу лопатки РК

Рисунок 1.2 - Изменение и по радиусу лопатки РК



Рисунок 1.3 - Изменение и по радиусу лопатки РК

Полученные треугольники скоростей изображены на рисунках 1.4-1.8

Рисунок 1.4 - Планы скоростей в сечении 1

Рисунок 1.5 - Планы скоростей в сечении 2

Рисунок 1.6 - Планы скоростей в сечении 3

Рисунок 1.7 - Планы скоростей в сечении 4

Рисунок 1.8 - Планы скоростей в сечении 5

1.2 Расчет лопаток и решеток профилей рабочего колеса на инженерном калькуляторе

Ниже представлены результаты расчета лопаток и решетки профилей рабочего колеса первой ступени дозвукового компрессора. Расчет параметров потока по радиусу осуществлен по закону закрутки .

На первом этапе расчета выбраны значения ,, определена величина густоты решетки на среднем радиусе , посчитаны и уточнены значения , ,,(таблица 1.4).

Таблица 1.4 - Расчет параметров решетки на среднем радиусе

Параметры	Размерность	Величина
	м	0,458
	м	0,409
	м	0,354
	м	0,052
	-	1,830
	м	0,028
	град	19,150
	-	0,900
	град	21,278
	град	58,830
	град	18,000
	-	1,182
	-	1,030
	м	0,028
	шт.	46,597
	шт.	47,000
	м	0,027
	м	0,028
	-	1,846

На втором этапе определены параметры лопаток и решеток профилей РК по радиусу (таблица 1.5).

Таблица 1.5 - Расчет параметров лопаток и решеток профилей по радиусу

Параметры	Размерность	Сечение
		втулочное	среднее	периферийное
	м	0,028	0,028	0,028
	м	0,354	0,409	0,458
	м	0,024	0,027	0,031
	-	1,191	1,030	0,921
	град	0,000	0,000	0,000
	град	41,170	58,830	63,013
	-	0,500	0,500	0,500
	-	0,328	0,292	0,284
	град	8,390	19,150	19,043
	град	11,989	26,898	27,048
	град	3,599	7,748	8,005
	град	32,780	39,680	43,970
	град	32,780	39,680	43,970
	град	44,769	66,578	71,018
	-	0,500	0,500	0,500
	град	5,995	13,449	13,524
	град	5,995	13,449	13,524
	м	0,268	0,118	0,117
	м	0,135	0,061	0,060
	м	0,028	0,028	0,028
	град	38,775	53,129	57,494
	м	0,018	0,023	0,024
	-	0,075	0,055	0,050
	м	0,002	0,002	0,001
	м
	м	0,013	0,017	0,021
	-	0,000	0,000	0,000
	-
	-
	-	0,000	0,000	0,000
	-	0,830	0,847	0,855

1.3 Построение профилей лопаток и решеток профилей

Построение профилей лопаток состоит из зтапов построения средней линии и самого азродинамического профиля. Из одинаковых профилей, расположенных с заданой густотой под углами установки к фронту решетки, составляют решетки профилей.

Существуют аналитические и графоаналитические методы построения профилей лопаток и решеток профилей. Аналитические методы являются более точными и широко применяются в практике современного турбомашиностроения. Графоаналитические методы целесообразнее для учебных целей в связи с наглядностью и меньшей трудоемкостью вычислений. В данном курсовом проекте будем использовать графоаналитический метод построения профилей лопаток.

Построение средней линии профиля

При выбранной дуге средней линии пера профиля в виде дуги окружности разбивают хорду на равное число участков, например через 10% всей длины хорды, совпадающей с осью абсцисс. Рассчитанные координаты точек средней линии представлены в таблице 1.6.

Таблица 1.6 - Результаты расчета координат средней линии

%	xcp вт	ycp вт	xcp ср	ycp ср	xcp пер	ycp пер
0	0	0	0	0	0	0
10	2,8172	0,2663	2,82	0,6063	2,8172	0,6098
20	5,6344	0,4733	5,6344	1,0779	5,6344	1,0841
30	8,4516	0,6213	8,4516	1,4148	8,4516	1,4229
40	11,269	0,7100	11,269	1,6169	11,269	1,6262
50	14,086	0,7396	14,086	1,6842	14,086	1,6940
60	16,903	0,7100	16,903	1,6169	16,903	1,6262
70	19,72	0,6213	19,72	1,4148	19,72	1,4229
80	22,538	0,4733	22,538	1,0779	22,538	1,0841
90	25,355	0,2663	25,355	0,6063	25,355	0,6098
100	28,172	0,00	28,172	0,0000	28,172	0,0000

В качестве исходного аэродинамического профиля в дозвуковых ступенях используется обычно один из симметричных профилей, рассчитанных на работу при дозвуковых скоростях потока.

Эскиз исходного аэродинамического профиля А- 40 и его координаты ( в процентах от длины хорды b, - в процентах от величины максимальной толщины профиля ) представлены в таблице 1.7.

Таблица 1.7 - Относительные координаты исходного аэродинамического профиля

0	0,000
1	0,114
1,5	0,143
2,5	0,185
5	0,255
7,5	0,309
10	0,353
15	0,416
20	0,455
25	0,479
30	0,493
35	0,499
40	0,500
50	0,486
60	0,444
70	0,378
80	0,285
90	0,172
95	0,100
100	0,000

Результаты пересчета координат исходного профиля в координаты расчитанного профиля сводятся в таблицу 1.8.

Таблица 1.8 - Координаты рассчитанного профиля

Х, мм	Сечение
	Втулочное	Среднее	Периферийное
0,000	0,000	0,000	0,000
0,282	0,296	0,217	0,197
0,423	0,371	0,272	0,247
0,704	0,480	0,352	0,320
1,409	0,662	0,485	0,441
2,113	0,802	0,588	0,535
2,817	0,915	0,671	0,610
4,226	1,080	0,792	0,720
5,634	1,181	0,866	0,787
7,043	1,243	0,911	0,829
8,452	1,279	0,938	0,853
9,860	1,294	0,949	0,863
11,269	1,298	0,952	0,865
14,086	1,261	0,925	0,841
16,903	1,153	0,846	0,769
19,720	0,982	0,720	0,655
22,538	0,740	0,543	0,493
25,355	0,447	0,328	0,298
26,763	0,260	0,191	0,174
28,172	0,000	0,000	0,000

Расчетные радиусы скругления представлены в таблице 1.9.

Таблица 1.9 - Расчетные радиусы скругления

	Втулочное	Среднее	Периферийное
R1	0,1162	0,0852	0,0775
R2	0,1056	0,0775	0,0704

Вывод

В этой части расчетно-графической работы были получены планы скоростей и решетки профилей первой ступени дозвукового осевого компрессора высокого давления в трех сечениях (втулочном, среднем и периферийном) при расчете на инженерном калькуляторе и в пяти сечениях при расчете на ЭВМ.

В качестве исходного аэродинамического профиля использовали симметричный профиль А-40. При профилировании использовался закон «твердого тела» на входе при заданном Нr.

Рассчитанная и построенная решетка профилей первой ступени осевого компрессора высокого давления удовлетворяет требованиям и сможет обеспечить требуемые параметры. Исходные данные взяты из газодинамического расчета осевого компрессора высокого давления. Построенные по результатам расчета на трёх радиусах треугольники скоростей и решетки профилей осевого компрессора приведены на прилагаемом к записке чертеже.



2. РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ РЕШЕТОК ПРОФИЛЕЙ ОСЕВОЙ ГАЗОВОЙ ТУРБИНЫ

2.1 Выбор закона профилирования

Применение закона профилирования и значительно упрощает технологию изготовления лопаток СА и РК, позволяет создать хорошую конструктивную базу для их монтажа в статоре и роторе.

Данные особенности обусловили широкое применение закона крутки и при проектировании турбин авиационных ГТД.

2.2 Расчет кинематических параметров ступени турбины на ЭВМ

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

- средний диаметр проточной части на входе и на выходе из рабочего колеса и ;

- высота лопатки на входе и на выходе и ;

- коэфициент скорости решетки СА

- коэфициент скорости решетки РК

- приведеная скорость потока перед РК

- термодинамическая степень реактивности

- расходные , и окружные ,

составляющие абсолютной скорости на входе и на выходе из РК;

- угол потока в абсолютном движении на выходе из СА ;

- угол потока в относительном движении на входе и на выходе из РК;

- массовый расход газа на входе и на выходе из РК;

- частота вращения ротора ;

- температура газа за РК по заторможенным параметрам .

Исходные данные газодинамического расчета ступени турбины КВД размещаются в файле исходных данных oct.dat (таблица 2.1). Результаты расчета, получаемые по программе oct.exe, заносятся в файл oct.rez (таблица 2.2).

Приведенная в таблице схема печати дает достаточно полное представление об объеме результатов, получаемых в ходе выполнения поступенчатого газодинамического расчета турбины. Помимо таблицы расчетных данных, программа oct.exe позволяет для большей наглядности представить результаты расчета в графической форме.

Таблица 2.1 - Исходные данные

Таблица 2.2 - Результаты расчета решетки профилей ступени осевой газовой турбины

Дата 23.10.11 NR= 1 KZ= 1 Кг = 1.319 Rг = 290.0

D1ср= .5020 D2ср= .5090 h1 = .0470 h2 = .0540

C1aср=177.00 C2aср=181.00 C1uср=626.00 C2uср= -17.00

alf1с= 15.80 be1ср= 37.40 be2ср= 23.50

alf0 = 90.00 90.00 90.00 90.00 90.00

Л1 = .999 Фи = .924 Пси = .963 Rтс = .210

n =15000.0 T2* = 1070.0

Таблица 1

Изменение параметров потока по радиусу

-----------------------------------------------------------

Паpаметp | Сечение по высоте лопатки

| 1(пеp) 2 3(сp) 4 5(вт)

-----------------------------------------------------------

r .2780 .2654 .2527 .2401 .2275

ro 1.000 .9546 .9092 .8638 .8183

U 436.7 416.9 397.0 377.2 357.4

C1u 577.4 599.0 622.6 648.3 676.6

C1a 164.3 170.4 177.0 184.2 192.2

alf1 15.80 15.80 15.80 15.80 15.80

C1 600.3 622.8 647.2 674.0 703.4

be1 49.41 43.08 38.12 34.20 31.05

C2u -3.334 -9.354 -16.21 -24.06 -33.10

W2u 440.0 426.2 413.2 401.3 390.5

C2a 177.0 179.3 181.1 182.3 183.0

be2 21.92 22.81 23.66 24.44 25.11

Л1 .9266 .9613 .9990 1.040 1.086

Rт .3203 .2686 .2100 .1434 .6708E-01

T2w 1151. 1146. 1141. 1137. 1133.

Л2w .7698 .7521 .7353 .7197 .7053

Л1w .3511 .4057 .4673 .5353 .6095

Л2 .2980 .3022 .3060 .3095 .3130

dbe 108.7 114.1 118.2 121.4 123.8

alf2 88.92 87.01 84.88 82.48 79.75

Полученные графические зависимости параметров потока от высоты лопатки рабочего колеса данной ступени изображены на рисунках 2.1-2.3

Рисунок 2.1 - Изменение и по радиусу лопатки РК

Рисунок 2.2 - Изменение и по радиусу лопатки РК

Рисунок 2.3 - Изменение и по радиусу лопатки РК

Полученные треугольники скоростей изображены на рисунке 2.4



Рисунок 2.4 - Планы скоростей в сечении 1

Рисунок 2.5 - Планы скоростей в сечении 2

Рисунок 2.6 - Планы скоростей в сечении 3



Рисунок 2.7 - Планы скоростей в сечении 4

Рисунок 2.8 - Планы скоростей в сечении 5

2.3 Профилирование решеток рабочего колеса турбины на ЭВМ

Таблица 2.3 - профилирование решетки рабочего колеса турбины

Таблица 2

Профилирование лопатки РК по радиусу

-----------------------------------------------------------

Паpаметp | Сечение по высоте лопатки

| 1(пеp) 2 3(сp) 4 5(вт)

-----------------------------------------------------------

ro 1.000 .9546 .9092 .8638 .8183

b 22.78 22.78 22.78 22.78 22.78

t 19.63 18.73 17.84 16.95 16.06

t/b .8616 .8224 .7833 .7442 .7050

i 6.587 6.919 7.877 4.800 2.946

delt .3471 .4356 .5318 .6318 .7298

Cm .1125 .1310 .1500 .1690 .1875

xcm .2620 .2627 .2654 .2647 .2656

be1l 56.00 50.00 46.00 39.00 34.00

be2l 21.57 22.38 23.13 23.81 24.38

bey 51.94 57.09 61.14 68.49 74.44

r1 .6410 .7460 .8540 .9620 1.068

r2 .4000 .4000 .4000 .4000 .4000

Число pабочих лопаток - 89. шт.

Данные построения содержатся в файле GFRT.dat , построение профилей осуществляется с помощью графической программы GFRT.exe

Полученные профили изображены на рисунках 2.9-2.14

Рисунок 2.9 - Решетка профилей в сечении 1 (периферийное)

Рисунок 2.10 - Решетка профилей в сечении 2

Рисунок 2.11 - Решетка профилей в сечении 3 (среднее)

Рисунок 2.12 - Решетка профилей в сечении 4

Рисунок 2.13 - Решетка профилей в сечении 5 (втулочное)



Рисунок 2.14 - Профили рабочей лопатки турбины

2.4 Расчет геометрических параметров решеток профилей на инженерном калькуляторе

Исходными данными для определения геометрических параметров решеток профилей являются треугольники скоростей на трех радиусах (втулочной, среднем и периферийном) и конструктивные параметры (рекомендуемые величины хорды и шага решетки), полученные в результате газодинамического расчета турбины на среднем радиусе в таблице 2.2.

В целях удобства вычислений и графических построений вычисляем в миллиметрах следующие геометрические параметры решетки:

1) Радиусы расположения сечений:

Учитывая, что находим радиусы среднего, втулочного и периферийного сечений:



2) Шаг решетки:

t_CP=0,0180 м;

t_П=t_CP*=0,018*=0,0198 м

3) Хорда профиля лопатки:

Принимаем хорду профиля постоянной по высоте лопатки:

4) Угол установки профиля лопатки в решетке:

град

град

5) Геометрический угол решетки на входе:

Согласно графику обобщенной зависимости для выбора геометрических углов решетки на входе (рис.2.2, стр.17 [2]) определяем углы:

_л1вт=34 град _л1ср=46 град _л1п=56 град

6) Геометрический угол решетки на выходе:

Согласно графику обобщенной зависимости для выбора геометрических углов решетки на выходе (рис.2.3, стр.18 [2]) определяем углы:



=23,5 град

7) Угол отгиба выходной кромки:

8) Относительная толщина профиля лопатки:

=1.3=0,159

=2*-=0,141

9) Абсолютная толщина профиля лопатки:

м

м

м

10) Ширина узкого сечения горла межлопаточного канала:

а_вт=t_вт*sin_эф=0,0162*sin 23.5=0,0065 м

а_ср=t_ср*sin_эф=0,0180*sin 23.5=0,0072 м

ап=t_п*sin_эф=0,0198*sin 23.5=0,0079 м

11) Относительное удаление максимальной толщины профиля:



12) Абсолютное удаление максимальной толщины профиля:

м

м

м

13) Радиус скругления входной кромки:

R_1вт=0,3*С_maxBT=0,25*0,0036=0,00108 м

R_1ср=0,3*С_maxСР=0,25*0,0034= 0,00102 м

R_1п=0,3*С_maxП=0,25*0,0032=0,00096 м

14) Радиус скругления выходной кромки:

Принимаем постоянным по высоте лопатки, тогда

R_2вт= R_2ср= R_2п=0,5*а_cp*=0,5*0,0072*0,05=0,00018м

так как по расчету выходит меньше, принимаем

R_2вт= R_2ср= R_2п=0,0004

15) Угол заострения входной кромки:

град

град

град

R_maxВТ=0,5*С_maxвт=0,5*0,0036=0,0018 м

R_maxСР=0,5*С_maxср=0,5*0,0034=0,0017 м

R_maxП=0,5*С_maxвт=0,5*0,0032=0,00159 м

где - длина развертки профиля, определяемая по формуле:



16) Угол заострения выходной кромки:

17) Угол, образованный лучом, прохоходящим через центры окружностей и , фронтом решетки:

град

град

град

Таблица 2.5 - Результаты расчетов геометрических параметров решетки профилей в среднем, концевом и втулочном сечении:

№	Параметр	Размерность	Втулочное	Среднее	Периферийное
1	r	м	0,228	0,253	0,278
2	t	м	0,0162	0,0180	0,0198
3	b	м	0,023	0,023	0,023
4		град	77,06	69,82	59,71
5		град	34,0	46,0	56,0
6		град	23,5	23,5	23,5
7	е	град	18	18	18
8		-	0,0065	0,0072	0,0079
9		м	0,159	0,15	0,141
10		-	0,0036	0,0034	0,0032
11		м	0,256	0,267	0,275
12		м	0,0058	0,0060	0,0062
13		м	0,00108	0,00102	0,00096
14		град	0,0004	0,0004	0,0004
15		град	0,00180	0,00170	0,00159
16		град	0,029	0,028	0,027



ВЫВОДЫ

В результате выполнения данного задания освоена методика расчета параметров потока в ступенях компрессора, турбины. Помимо этого освоена методика построения решеток профилей ступеней лопаточных машин.

Решетки профилей первой ступени компрессора высокого давления профилировалась по закону постоянства и Н_т по радиусу лопатки. Ступени с постоянной степенью реактивности и теоретическим напором широко применяются в ГТД, в частности, в качестве первых ступеней дозвукового компрессора высокого давления.

Решетки профилей первой ступени газовой турбины высокого давления профилировалась по закону и . Профилирование лопаток по данному закону значительно упрощает технологию изготовления лопаток СА и РК, позволяет создать хорошую конструктивную базу для их монтажа в статоре и роторе. Турбина высокого давления одноступенчатая, средненагруженная, имеет значение коэффициента полезного действия . На расчетном режиме работы обеспечиваются допустимые углы натекания потока на рабочее колесо б1 > 15,0 град.



ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК

1. В.Ю. Незым. Расчет и построение решеток профилей дозвукового осевого компрессора: Учебное пособие - Х.: Харьк. авиац. ин-т, 1988 - 41 с.

2. В.А. Коваль. Профилирование лопаток авиационных турбин: Учебное пособие - Х.: Харьк. авиац. ин-т, 1986 - 48 с.

3. А.Н. Анютин. Расчет и профилирование на ЭВМ лопаток осевой газовой турбины - Х.: Харьк. авиац. ин-т, 1991 - 32 с.

Размещено на www.allbest.ru