rpd000010970 (1012472), страница 7
Текст из файла (страница 7)
- расход газа, 
.
температура за камерой сгорания, К.
- полное давление за камерой сгорания, Па.
- температура охлаждающего воздуха, К.
относительный радиальный зазор в горячем состоянии.
отношение скорости воздуха на выходе из отверстий к средней скорости газа в этом же сечении.
отношение средней скорости газа в сечении выпуска охлаждающего воздуха к скорости газа за решеткой.
- относительная высота щели выпуска охлаждающего воздуха.
относительная толщина выходной кромки лопатки.
относительная толщина выходной кромки охлаждаемой лопатки.
мощность каждой ступени турбины, Вт.
- частота вращения рабочего колеса ступени, 
.
- термодинамическая степень реактивности каждой ступени.
- средний диаметр лопаток соплового аппарата на выходе, 
.
- средний диаметр лопаток рабочего колеса на выходе, .
- высота лопатки СА на выходе, .
высота лопатки РК на выходе, .
относительная толщина профиля лопатки СА на среднем диаметре.
относительная толщина профиля лопатки РК на среднем диаметре.
относительный расход охлаждающего воздуха через отверстия в области входной части профиля лопатки СА.
относительный расход воздуха через щели в области выходной кромки лопатки СА.
относительный расход воздуха через щели в области выходной кромки лопатки РК.
где 
радиальный зазор в горячем состоянии. 
для рабочих венцов с бандажными полками. Т.к. рабочие венцы всех РК имеют бандажные полки, то 
.
. Принимаем равным 0,6.
. Принимаем равным 0,75.
где 
высота щели;
высота перемычки, 
. Принимаем 
где 
диаметр выходной кромки лопатки;
“горло" межлопаточного канала.
Принимаем 
Принимаем 
В процессе расчета на ЭВМ мощность ТВВ перераспределяем по ступеням так, чтобы получить значения угла потока в абсолютном движении на выходе из последней ступени 
.
Частоты вращения определены при газодинамическом расчете компрессора:
Термодинамическая степень реактивности для первой ступени многоступенчатой турбины принята 
.
Геометрические параметры (средние диаметры лопаток и их высоты) определяем по схеме двигателя, которая представлена (в уменьшенном формате) в разделе согласования компрессоров и турбин, а так же с учитываем форму проточной части прототипа.
Для неохлаждаемых лопаточных венцов:
Для охлаждаемых лопаточных венцов эти величины выбирают большими в зависимости от способа охлаждения и количества охлаждающего воздуха:
Относительный расход охлаждающего воздуха через отверстия в области входной части профиля лопатки СА, через щели в области выходной кромки лопатки СА и РК корректируем в зависимости от температур лопаток СА и РК.
Находим исходные данные для расчета турбины:
Расчет массового расхода газа через турбину:
где 
;
Для уменьшения количества воздуха отбираемого на охлаждение лопаток турбины, он предварительно охлаждается, и таким образом количество охлаждающего воздуха уменьшается в 2 раза.
Расчет мощностей ступеней турбин:
Так как турбина вентилятора имеет четыре ступени то:
Таблица 5.1 Исходные данные
Таблица 5.2 Результаты расчета
В результате газодинамического расчета на ЭВМ получены параметры, которые соответствуют требованиям, предъявляемым при проектировании осевой турбины. Спроектированная турбина на расчетном режиме работы обеспечивает допустимые углы натекания потока на рабочее колесо первой ступени 
град, приемлемый угол выхода из последней ступени турбины 
град. Характерное изменение основных параметров (
,
и 
,
и 
) вдоль проточной части соответствует типовому характеру для газовых осевых турбин. Степень реактивности ступеней турбины во втулочных сечениях имеет положительные значения.
Далее представлены графики изменения параметров по ступеням (
, 
, 
, 
, 
, и 
, и , и ).
Рисунок 5.1 Распределение , , , и по ступеням турбины.
Рисунок 5.2 Распределение и , и , и по ступеням турбины.
Рисунок 5.3 Схема проточной части турбины.
Рисунок 5.4 План скоростей турбины для ступени №1 на среднем радиусе
Рисунок 5.5 План скоростей турбины для ступени №2 на среднем радиусе
Рисунок 5.6 План скоростей турбины для ступени №3 на среднем радиусе
Рисунок 5.7 План скоростей турбины для ступени №4 на среднем радиусе
Рисунок 5.8 План скоростей турбины для ступени №5 на среднем радиусе
Рисунок 5.9 План скоростей турбины для ступени №5 на среднем радиусе
5.2 Газодинамический расчет турбины высокого давления на инженерном калькуляторе
Исходные данные:
| D1cp=0,437 м, | RГ=290 Дж/кг·К, |
| D2cp=0,432 м, | СрГ=1239,6 Дж/кг·К, |
| h1=0,0271м, | m=0,0396 (Дж/кг·К) - 0,5 |
| h2=0,0387 м, |
|
| kГ=1,305, | φ=0,985. |
;
Определение работы ступени турбины и проверка величины коэффициента нагрузки:
Параметры потока на выходе из ступени и изоэнтропической работы ступени:
По таблице газодинамических функций определяем
.
Параметры потока на выходе из СА:
Определение параметров потока на выходе из РК:
В первом приближении:
ступени корректируем соответствующим изменением h2 или принимаем 
и выполняем следующее приближение:
Выводы
В результате термогазодинамического расчёта двигателя определились значения основных параметров потока в характерных сечениях проточной части, удельные параметры двигателя: 
удельная эквивалентная мощность, 
удельный расход топлива соответствует современному уровню параметров ТВВД.
На втором этапе проектирования был сформирован облик двигателя.
Компрессор низкого давления, средненагруженный (
= 0,2475), состоит из пяти ступеней и имеет значение коэффициента полезного действия 
*=0,8671. Относительный диаметр втулки 
, что не превышает допустимый (
) для первых ступеней КНД ТВВД. Окружная скорость первой ступени
находится в допустимых пределах 
Осевая часть компрессора высокого давления, средненагруженная ( =0,2338), состоит из двух ступеней и имеет значение коэффициента полезного действия *=0,8764. Относительный диаметр втулки
, что не превышает допустимый (
) для первых ступеней КВД. Окружная скорость первой ступени 
находится в допустимых пределах 
Угол 
на всех ступенях компрессора, что не приводит к снижению КПД ступени. 
на всех осевых ступенях, что не способствует увеличению потерь в решетках ступеней. Загруженность ступеней КНД максимальная на средних ступенях и уменьшается на крайних.
Центробежная ступень компрессора высокого давления средненагруженная (
=0,6034), и имеет КПД *=0,8523.
Компрессор отвечает всем требованиям, предъявляемым к современным авиационным компрессорам.
Турбина высокого давления одноступенчатая, средненагруженная (Mz=1,58) и имеет значение коэффициента полезного действия *=0,871, обеспечивается условие (h/D) г=0,0715>0,065.
Турбина низкого давления одноступенчатая, средненагруженная (Mz=1,569) и имеет значение коэффициента полезного действия *=0,8835.
Турбина винтовентилятора четырехступенчатая, средненагруженная (Mz=1,6), имеет значение коэффициента полезного действия 
=0,91, обеспечивается условие (h/D) т=0,3279<0,33.
В результате газодинамического расчета на ЭВМ получены параметры, которые соответствуют требованиям, предъявляемым при проектировании осевой турбины. Для уменьшения количества воздуха отбираемого на охлаждение лопаток турбины, он предварительно охлаждается, и таким образом количество охлаждающего воздуха уменьшается в 2 раза.
Спроектированная турбина на расчетном режиме работы обеспечивает допустимые углы натекания потока на рабочее колесо первой ступени град, приемлемый угол выхода из последней ступени турбины град. Характерное изменение основных параметров вдоль проточной части соответствует типовому характеру для газовых осевых турбин. Степень реактивности ступеней турбины во втулочных сечениях имеет положительные значения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
