Газотурбинный двигатель

курсовая работа

5.2 Выбор количества и расположения расчетных сечений по радиусу

Расчетные сечения выбираются таким образом, чтобы получить реальную картину изменения параметров газа на входе и выходе из рабочей решетки (углы, скорости и их проекции на осевое и окружное направления, скоростные коэффициенты, теплоперепады, степень реактивности, температура и давление рабочего тела). В зависимости от высоты рабочих лопаток количество и расположение расчетных сечений может быть различным, но число сечений всегда должно быть нечетным.

В организациях, занимающихся расчетом и проектированием авиационной техники, расчет закрутки лопаток (hл < 0,1 м) выполняют в пяти сечениях, а в длинных неохлаждаемых лопатках последних ступеней турбин (hл > 0,1 м) - и в большем числе сечений (через каждые 0,02…0,025 м). Кроме того, для технологических целей используются два дополнительных сечения вне профильной части лопатки, которые так и называются технологическими (выше периферийного и ниже корневого).

При проектировании нам достаточно ограничиться тремя сечениями (рис.5): корневым, средним и периферийным.

Корневое сечение рекомендуется выбирать на расстоянии 0,002…0,003м выше начала переходной галтели (перо-полка). Это облегчает в последствии контроль точности изготовления профиля. Радиус переходной галтели Rг.корн составляет 2,5…3 % от высоты длинных лопаток (hл > 0,1м) и 3,5…4 % - от высоты коротких лопаток (hл < 0,06м). Обычно в турбинах авиационных ГТД Rг.корн = 0,002…0,003 м.

Таким образом, радиус корневого сечения можно определить:

,

где - внутренний радиус (радиус втулки) рабочего колеса первой ступени, rcр - средний радиус ТВД.

Рис. 5. Расположение расчетных сечений лопатки

Среднее сечение располагается на среднем радиусе ТВД. При выбранной схеме проточной части турбины dТ = const средний радиус определяется rcр = 0,5dТ.

Периферийное сечение желательно располагать на расстоянии 0,002…0,003 м ниже верхнего торца в безбандажных лопатках или на 0,002…0,003 м ниже переходной галтели (перо-бандажная полка). Радиус переходной галтели Rг.пер в этом случае обычно в 1,5…2 раза меньше, чем у корня. Обычно в турбинах авиационных ГТД Rг.пер = 0,001…0,002 м. Такой же радиус переходных галтелей выбирается в корне и на периферии сопловых лопаток.

Используя эти рекомендации можно определить радиус периферийного сечения

,

где - наружный радиус рабочего колеса первой ступени ТВД.

Численные значения радиусов выбранных трех сечений для рабочих лопаток первой ступени ТВД с dт = const определены в п.49 раздела 3 и составляют:

.

Остальные геометрические размеры: = 0,0820 м; м; = 0,249 м; Rг.корн = 0,0026 м; Rг.пер = 0,0015 м.

Теперь можно приступать к непосредственному расчету закрутки рабочих лопаток ТВД.

5.3 Расчет закрутки рабочих лопаток по закону r•Cu = const

Расчет рабочих лопаток ТВД выполняется по методике, представленной в табл. 2, для корневого, среднего и периферийного сечений. При этом используются параметр (), определенные ранее в детальном расчете турбины (раздел 4), и выбранные значения .

В нашем расчете:

Таблица 2

п/п

Определяемый параметр

и расчетная формула

Размерность

Величина параметров на радиусах

корневом

среднем

периферийном

1.

r

м

0,184

0,215

0,245

2.

= r/rcp

-

0,855

1

1,13

3.

u =

м/с

317,94

371,31

423,12

4.

м/с

671,69

575,16

504,73

5.

...

1731

20

2253

(20,99)

6.

м/с

703,52

612,03

546,38

7.

...

3062

4577

6873

8.

м/с

23,65

20,25

17,77

9.

...

8432

8514

8574

10.

м/с

237,21

236,90

236,03

11.

...

3875

3393

3023

12.

-

0,08

0,30

0,44

Для выделения кинематических параметров, полученных при расчете закрутки, и устранения путаницы при построении плана скоростей, вводим дополнительное их обозначение в виде нижнего подстрочного индекса “см”.

Рис. 6. Планы скоростей для расчетных сечений рабочих лопаток ступени ТВД

6. ПРОФИЛИРОВАНИЕ ОХЛАЖДАЕМЫХ СОПЛОВЫХ И РАБОЧИХ ЛОПАТОК ТУРБИНЫ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

Большое число разноречивых требований, вытекающих не только из условий обеспечения максимальной газодинамической эффективности проточной части, но также из условий прочности и технологии изготовления охлаждаемых лопаток, как правило, не позволяет воспользоваться готовыми профилями лопаток, имеющимися в атласах [6]. Последние служат лишь прототипами, по которым сверяют основные геометрические соотношения.

Процесс профилирования охлаждаемых сопловых и рабочих лопаток турбины в основном выполняется так же, как и неохлаждаемых лопаток [1,7]. Особенности касаются выбора геометрических соотношений.

Делись добром ;)