Газодинамика охлаждаемых турбин. Венедиктов В.Д. (1014153)
Текст из файла
ББК 39,55-01 В29 УДК б21.438!621.565.945 Оа ДДВВВНИВ Рецензент В. Л. Докой ' Венедиктов В.Д. В 29 Газодннаынка охлаждаемых турбин. Мп Машиностроение, 1990. 240 с.; нп. 18ВИ 5-21 7-00809-1 Рассмотрены газодинамические особенности высокотемпературных охлаждаемых газовых турбин и методика нх расчета. Приведены методы оценки потерь, связанных с конвективным илн заградиуельиым охлаждением попаточных аппаратов, Описаны особенности работы и методы оптимизации трансзвуковых охлаждаемых решеток.
Большое внимание уделено особенностям экспериментального исследования охлаждаемых решеток н турбин. Для инженерно-технических работннков авиационной промышленности. В 64-00 БЛ6(ШР-00 Производственное издание Владимир Дмитриевич Венедвктов ГАЭОЛЛНАМИКА ОХЛАЛЯАЕЬПАХ ТУРБИН Редактор Л. Г. Грановская Художественном редактор В. Е. Лебедев Обнониса нулопинка В. ж Галкина Тиатиинлкна редектор Гн е. Бородкина Корректор И.
М. Боребсее ИВ 60Ы сдано в наГар !татаа. подписано в печать 1445зж 74!774. Формат бекаа!Лб. Бумата оесстиюс Б' ь Гарнтвура Прес* Роман. Печка обсетиая. усн. неч. и, !4,7, усн. кр..отт. П,7. Уч:итд. и. !5,57. Тирам ! 5ВВ акт. зек. 5! 41. Пни ! у. ! е к. Ордена трудевосо Нрксмсо Знамеяи иадатепмтво „Матнинссчюеиие", !РГРЛ, Москва, Строммнскиа еерч 4 Берановичская укруииеане» тииетрафин.
гнВи, Барановичи, советская, Ва. © В, )Ь Винкнн, ВШБ Ввваевно б ГЛАВА 1. ОЦЕНКА ГАЗОДИНАМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОХЛАЖЛАЕМЫХ ТУВ'- Бнн и Рнаеток . Н 1.1. Охльж)ьбемые турвины . Н 1.2. Охлажпаемые Решетки. 17 1.3. НЕОХЛАЖЛАЕМЫБ РЕШЕТКИ. 22 ГЛАВА 2. ОБОБШВННЕ ЭКСПБРИМВНТАЛЬНЫХ ЛАННЫХ ПО ПОТЕРЯМ В РВШЕТКАХ ОСЕВЫХ ГАЗОВЫХ ТУРБИН 26 2.1. пОдхОд к ОБОБШВнлю зксперпментАльных ДАнных.......,..., 26 2.2. ВМБОР ОЛРВдБляюшлх ЛАРАмВтРОВ и ЛРВдаАРнтВльный Анализ ДАННЫХ ПО ПРОФИЛЬНЫМ ПОТЕРЯМ 26 2.3.
ОВОБШЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ ПО ПРОФНЛЬНЫМ ПОТВРЯМ 36 2,4. ОВОБШВНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ ПО ВЛИЯНИЮ УГЛА АТАКИ НА ПРОФИЛЬНЫЕ ПОТЕРИ, 45 . ГЛАВА 3. ОптнмизАция туРБинных Решеток по ГАЭОдинамнческОЙ ЗФФекТИВНОСТН 56 34. ПОВЫШЕННЕ ЛОСТОВЕРНОСТИ ПРОГНОЗА ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК РНББТОК. 50 3.2. ОсОБВнностн ОптимизАПНП и ЛРОВктиРОВАннл турвинных РПВБТОК . 51 3.3. ОПТНМИЗАЦИЯ ФОРМЫ СПИНКИ ПРОФИЛЯ ПО СТЕПЕНИ ПЕРБРАСБПВРБ.
НИЯ ПОТОКА В КОСОМ СРЕЗЕ 56 3.4. нВкоторые примБРМ ОптимнзАции Решеток .....,......,...., . 60 ГЛАВА 4. ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЕРНМВНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ОХЛАЖЛсч. БМЫХ РЕШВТОК . 67 44. ПОДХОЛ К ЭКСПБРИМВНТАЛЬНОМУ ИССЛЕДОВАНИЮ................ 67 4.2. ОСОБЕННОСТИ ГАЗОЛИНАМИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ТРАНСЗВУКОВЫХ ОХЛАЖДАЕМЫХ РЕШЕТОК 60 4.3. ОСРБЛНВННВ ПАРАМЕТРОВ ПОТОКА ЗА ТУРБИННОЙ РЕШЕТКОЙ ......, 77 1 4.4. ОСОБЕННОСТИ ИСПЫТАНПЯ КОЛЬЦЕВЫХ И СЕКТОРНЫХ РЕШЕТОК..... Ш ГЛАВА 5. НЕКОТОРЫЕ РВЗУЛЬТАТЫ ИССЛБЛОВАНИЯ ТРАНСЗВУКОВЫХ РВ',ВПБТОК .
66 5.1. ИССЛЕДОВАНИЕ ДАВЛЕНИЯ ЗА ВЫХОЛНЫМИ КРОМКАЛВП ЛОПАТОК ° ° М 5.2. НсследОВАниБ тРАнсзВукОВых Решеток (ла 0,3...1,25),,........ 75 5.3„СОПЛОВЫЕ РВШВТКИ НА СВБРХЗВУКОВЫХ РЕЖИМАХ (Л~ 1,1...1,4) ... 102 ГЛАВА б. НЕКОТОРЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕЛОВАНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ РНБЕТОК На 6.1.исследОВАннВсБкторнОЙсоплОВОЙРнаетки...,...„...,...„,. Нп 6.2.ИССЛЕЛОВАНИЕКОЛЬЦБВОГОСОПЛОВОГОАППАРАТА............,,. 1Ы 5.3. РасходныБ хАРАктвгистикп ГРАнсзвуковых сопловых АЛЛАРА- тов. Н7 4.4. нсслБПОВАние пРЯмОЙ РБ16Втки с ОлностОРОнним поджатием- . Ы4 ГПАВА 7. РБВ1Бтки с ВнутРенним хонВБктнВным ОхлАЖЛБнием.....
° ° ° ° ° ° 132 7.1. ВЛИЯНИЕ ФОРМЫ ПРОФИЛЯ И РАСПОЛОЖВНИЯ В!БЛЕЙ НА КОЗФФНЦИ БНТ СКОРОСТИ Еэ (ПРИ 6„= $) ., 133 7л. ОцБнкА дополйитБльйых лотБРь, связанных с ОхлажлБнивм и ВЫПУСКОМ ВОЗДУХА ЧБРВЗ ЩЕЛИ В ВЫХОДНЫХ КРОМКАХ,.......... 134 7.3. ЗКСПБРИМЕНТАЛЬНОБ ИССЛЕДОВАНИЕ РБЮЕТОК ПРИ ВЫЛУСКБ ВОЗДУХА ИЗ ВЫХОДНЫХ КРОМОК....,, ...,.... „..., ...,, „..., 141 7.4. ВЫПУСК ВОЗДУХА НА КОРЫТНБ ИЛП СПИНКУ ЛОПАТОК, „...,,...,, . 14$ 7Л, ставнитБльное исслвдованив РБМБток ЛРЛ выпуска воздтхА из выходиыхквомокнлннакогытцелолаток ...............,., Нп ГЛАВА $ РешБтки с зАГРАдитВльным ОхлАжлением..................
° 157 ЗЛ. ОЦЕНКА ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ ПОТБРЪ ПРН ВЫПУСКВ ВОЗДУХА ЧБРЕЗ ПОРИСТУЮ ОБОЛОЧКУ ЛОПАТОК.....,....,...,..... 15$ $.2. ОПЕНКА ГАЗОДИНАМИЧЕСКОЙ ЗФФБКТЛВНОСТИ РБЮЕТОК ПРИ ВЫПУСКБ ВОЗДУХА ЧЕРЕЗ ПЕРФОРАЦИЮ.. 151 $.3. ИССЛЕДОВАНИБ РБШЕТОК С ВЬШУСКОМ ВОЗДУХА ЧЕРЕЗ ПОРИСТУЮ ОБОЛОЧКУ ЛОПАТОК . 14$ $.4. исслБдовАниБ Решеток с выпуском воздухА чегез ЛБРФОРА5шю . Пи $.5. ВЫПУСК ВОЗДУХА НА ТОРЦЕВЫХ ИОВЕРХНОСГЯХ МБЖЛОЛАТОЧНОГО КАНАЛА. 1Ю ГЛАВА 9. ОХЛАЖДАБМЫЕ ТУРБИНЫ. 195 9.1. ГАЗОЛИНАМИЧБСКИВ И КИНВМАТНЧБСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ОХЛАЖЛАБММХ ТУРБИН....
!95 9.2. ПРИМВНБНИБ МБТОЛА МАЛЫХ ОТКЛОНБНнй ПРИ АНАЛЛЗВ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОХЛАЛОЗАБМЫХ ТУРБИН 2М Зз, туРБИКА с Охлаждаеьпбм сопловым АЛЛАРАтом.......,....... 2м 9.4. ВЫПУСК ВОЗДУХА ИЗ ВЫХОЛНЫХ КРОМОК РАБОЧИХ ЛОПАТОК,..... 217 9.5. ВЫПУСК ВОЗДУХА В РАДИАЛЬНЫЙ ЗАЗОР ИЗ РАБОЧИХ ЛОПАТОК.... „. 22$ 9.5.
ВЫПУСК ВОЗДУХА В ОСЕВОЙ ЗАЗОР СТУЫНИ ...,...... °...... ° ° ° ° 225 тл. газодиньмпческнй Рлсчет ОХПАЖДАБЫОЙ туРБины.......... „. ЮЗ Предисловие улучшение параметров термодинамического цикла с целью увеличения удельной и суммарной мощности двигателя, а также его КПП является главным направлением в развитии авиацйонного, транспорт. ного и стационарного двигателестроения.
Характерными газодинамическнми особенностями турбин в современных высокотемпературных двигателях являютсш значительные мплоперепады и, как следствие, - высокие трансзвуковые скорости на выходе из лопаточных аппаратов," повышенная температурная и динамическая неоднородность, а также пространственнмй характер течения в проточной части; наличие охлаждения элементов статора и ротора с вмпуском (и подтеканиями) охлаждаюшего воздуха в проточную часть. Все зти особенности могут приводить к значительному снижению КПП охлаждаемой турбины (что уменыпает положительные эффекты от применения высокой температурм газа). Именно эти три направления в газодннамике охлаждаемых турбин н рассматривается в настоящей книге.
Книга не претендует на исчерпывающий анализ всех аспектов газо- динамического исследования и совершенствования охлаждаемых турбин. Тем не менее, автор надеется, что она принесет пользу инженерам- расчетчикам и проектировщикам газовых турбин. Возможно книга по. служит импульсом к дальнейшему развитию исследований в этой важной области современного газотурбостроення. Сердечную благодарность автор приносит А. В. Грановскому, А.
М. Карелину и А. Н. Колесову за многолетнее плодотворное сотрудничество и творческое участие в разработке проблем, затронутых а этой книге. Автор признателен проф. К. М. Попову за ряд полезных замечаний, сделанных при обсуждении основных результатов работы. Автор благодарит также д-ра техн, наук В. И. Покая, замечания которого в немалой степени способствовалн улучшению книги. ВВ(П ВНИИ * Повмшение температуры газа перед турбиной Ты при одновременном увеличении степени сжатия в компрессоре л „приводит к улучшению параметров авиационных ГТД (тяги, удельного веса, экономичности), однако требует применения интенсивного охлаждения элементов проточной части турбины. В настоящее время применяется в основном открытое воздушное охлаждение, когда охлаждающий воздух выпускается из охлаждаемых элементов в проточную часть.
В современных авиационных ГТД уровень Т„, достигает 1000...1700 К, прн этом расход охлаждающего воздуха, отбираемого в основном иэ-за компрессора, на первую ступень турбины может составлять (;, = О,! ...0,15. Применение воздушного охлаждения элементов турбины приводит к снижению ее газодинамической эффективности.
В современных охлаждаемых одноступенчатых турбинах высокого давления (ТВД) первнчнмй КПД ло заторможенным параметрам (см. гл. 1) ц „= О,бб...0,90, что значительно меньше достигнутых значений КПД йеохлаждаемых турбин (ч „„=0,92„.0,93). Снижение КПД охлаждаемых турбинопределяется следующими причинами. 1.
Стремление сократить число охлаждаемых венцов привело к увеличению срабатываемых в ступени теллолереладов н, как следствие, к значительному повышению уровня скоростей в лопаточных аппаратах (до Лн,„"!,1...1,4 и Л з,„0,9...1,2). 2. форма проточной части современных охлаждаемых турбин ухудшилась. Ээо связано с применением толстых профилей (иэ-за необходимости размещения охлаждающих каналов), имеющих толстые входные и выходные кромки. Из-эа повышенных значений л „относительная длина лопаток в турбинах высокого давления значительно уменьшилась, а в турбинах низкого давления (ТНД) появилось меридиональное раскрытие проточной части. Все это привело к заметному возрастанию профильных и вторичных (концевых) потерь.
3. Выпуск охлаждающего воздуха и, главное, у~ечки его в проточную часть приводят к появлению дополнительных потерь (в частности, на смешение). В особенности вредными являются выпуск и подтекания на полках сопловых лопаток, а также в осевом зазоре между сопловым аппаратом и рабочим колесом на внутреннем диаметре, где снижение КПД может составлять Ьй „= (0,8...1,2) 6,, Гидравлические потери в си. стеме охлаждения также способствуют снижению КПД турбины. 4.
В современных охлаждаемых турбинах значительно возросли уро. вень турбулентности, а также термическая и динамическая неоднород. ность потока (что связано с охлаждением лолаточных аппаратов и корпусов, а также с применением сверхзвуковых скоростей на выходе нэ решеток). Это привело к увеличению иестационарностн в проточной части и к заметному увелячению профильных я вторичных потерь. 5. Наконец, снижению КПД охлаждаемых турбин способствовали ухудшение кинематичесгих параметров, отказ в ряде случаев от применения бандажнмх полок на рабочих лопатках и др, Открытое воздушное охлаждение лопаток с выпуском воздуха в выходную кромку применялось уже в !94б...!947 гг.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
