Копелев С.З., С.В.Гуров - Тепловое состояние элементов конструкции авиационных двигателей (1014175), страница 14
Текст из файла (страница 14)
4«)гда эакомпрессориый ноздух непосрсдстасмио поднодится к ра«5о" м л«и)зтках!. может досппнУть ЛТХ ВТЯ>+ЛТ„,Я вЂ”.-.90 —:160)х, "фе ЛТ> „- — подогрев воздуха при поджатии еж> иеитробсжиыми 'й)(лям н. 79 Сравним теперь ктн схемы па затратам мащнасгп ив сжатие атбираемого на охлаждение воздуха н прокачку ега через рабочие лопатки. Работа, затрачиваемая на сжатие ! кг воздуха, !!тем!раек!сна за компрессора г, н пп прокачку его через туронннтю лопатку в схеме с подкручивагошеи решеткой, может быть записана так.
Еп — Ек — !гь,, !;ие сьзз,"е ие! и,,!, где Ен-- работа, затрачиваемая па сжатие воздуха в компрессоре; и, — - окружная скорость отверстий в ободе диска, через которы подводится впаду» к гзх:ьаждаамым лопаткам; и,— ок(зужная рость па среднем лпамстре рабоче!а колеса турбины (для конст(!унции ло ~алки с выпуском воздуха из выходной кромки); )(е-- угол выхода воздуха пз щелей (отверстий) в выходной кромке ра бачей лопатки к оси решетки; шк . -скор!к;ть истеьчсния воздуха из щелей (отверстий) в выходной кромке.
В схеме без падкручивающей репи гкв и с кьтбором воздуха из промежуточной ступени компрессора та же работа Е,::=-(Е„(,, — (ш, сох 3, -и,,!ие где (Ек), — работа, затрачиваемая на сжатие ! кг вазлуха в г' ступенях компрессора. Вели шиа скорости истечения ш, при изотерми геском течении определяется либо по завис!!и!эсти, свнзывакґцсй коэффициент восстановления полного напора в лгьпатке =,,— - гь., р„, с прмвелекиой величигггьй этой скорости ген согьгншпсннем ..:! гьнн,'о! л !ьа,нп гаиш ь! -- юьзффнииснг, учггпанаюгдий гьгьтс(по скорости воздуха п)п! течении сга через внутрсиппс каг!алы лопатки, .либо по вгпгьмагатсльнай зависимости (см.
(ьнс. 4.,»), по»!уловной пе(эесчетом из экспо(зиме италшюй (шгы хадной характеристики лопатки, у которой ф=б,б. При определении относительной скорости воздуха ш, в реальных условиях рабаты охлаждасмой лопатки учитывается гще и подогрев ега при охлаждении лопатки, чта в рассматриваемом сравнении вьпюлисио по данным работы (28). ййошностгк затрачиваемая нз сжаюге охлаждающего воздуха в комп(гесса(ье и п(им!анку гго ьгерез (ьаоо'нге лопатки с предзаритечзьной закруткой в направляющей решетке, будет гн'",--О,„нЕн % .""" Ек. ) Г*,„н вягй' е ггкггк ед ггмгг г.мк ьыек гаек» !ге ! к, Пк! К г ч ".н !гик Гьнс.
4 9. Темпервтьрв рабочих лппьгчпк ! стчпенн тгрбнны монн. фьгкк!ггьег двнгктелн КП 2г! в ывнсннпсгн ог системы похвала ох гемен!гьгггего вошух ь л н з-модььнньнн~гнн ггн е!! мн, г;- гзго К с нчхнннкогнн явен вега; Г„=мне Кг — — -конн х чхо, мньньныо воьдуьн вньнно дннденнн; — — ные ноп дьнны не '''ввиенпю са схемой с падкручиваюшей решеткой праге!их!секи от': ствует.
Однако в обгпгх вариантах турбшеы прп отсутствии падучнвакнцг'Й (!листки тех!не(залу(эа лопатки выпье. Таким образом, чем больший перепад лавлеьшй срабатывзезся !ступени турбины с охлаждаемыми лопаткамн, а следовательно, ;м болшпе сс окружная скорость. тем меньше экономия в затрачи'амой мошнгьсти при отборе воздуха нз промежуточной ступени '"'мпрессорз и ьем большая развила между реализуемой темпера'; ой лопатки при заданной интенсивности охлаждении н ее зианем, определяемым требованиями ггрочности, По этой жс при' зе не представляется во»мол ности воспользоваться преимугиест'м в экономии мощности ступени варианта А.
,.'- И еше один вывод, котгьрый следуе! нз проведенного сравнения, 'клкьчастся гь там, что решающее значение в гххлаждеини лопаток, анно прп отборе взздуха из промежуточных ступеней кампреса, имеет в: личина гидравлического совр!!тине!вяз!!!я системы полз и внутренних каналов самой лопатки Это гьбсзаятсегьствсь, :видимому, заставило фирму «Роллс.ройс> вносить изменения в ему охлаждения рабочей лопатки ! ступени турбины молифп'льий двигателя КВ-2! (, ко!орые заключались в там, что для : пи!ения ее охла кдения потребовалось подвестн к ней воздух окота давления, атбираемый за комп(зессорох! высокого дав. " вя.
;:,:;По данным фирмы (55) (рис, 4.9), это не только снизила темпе::,ры отдельных учасз.ков профиля лопатки, но и дало возмож- 3! ;:-Приннв мощность Х„за единицУ и гьтнесЯ к ней мощность Мг, ';"'Врачнваемуьо в схеме с отбором воздуха из промежуточной ь-й Пени компрессора, получим зависимости Х=гнгггйгп.=((!), пред. ' явленные лля ступеней вариантов А н В па рпс. 4,8.
С'опоставляя "'енсизя мощности, затрачиваемой при охлаждении рабочей лап. и температчры ее н зависимости от места о!егора подводиво к ней воздуха, нмлно, па для гурбинь! варианта А прн атбо' ' воздуха из промежугачиых ступа!!с!4! компрессора затрачиваея иа его сжатие и прокачку мщциасть существенно снижается, ' я турбины варианта В выигрыш в ззтра шваемой мошносп! по ность в модификации КВ.211-52!В повысить температуру газа па входе в турбииу иа 50 К. Улучи)свис охлаждения лопатки при под. воле к исй воздуха высокого давления уменьшило также разность температур В поперечном сечении ( Т»,», — Т»В1 с 190 до 120 К,- слсдоватсльио, умсис»!си!ло уровоиь термических напряжений в ло. латке. Отрсмлсиис уменьшить гидравл)нсскос сопротивление в системе подвода во)духа к сжлаждасиым лопаткам заставляет заботиться о гиссравличсском совершенстве подкручивзющпх возду.
рс-щеток, которые профилируются с тщатсльностшо, ис х)сиьшс!1, чсм лопат!?чиыс рсшстю1 СОП;!ОВых аппаратОВ. Раздел 2 ЛОПАТКИ тХРЬИН!х! ! лава Р О!с!1АЖДАЕМЫВ ЛОПАТКИ Х.с. спОсОБы Охллждеиия лООАТОК -,, В охлаждасмых Воздухом соиловых и рабочих лопатках турбин ажсиис нх тсмпсрдтуры Относитслы)О тсмпсратуры ОмыВВ!ОЮВГО :газа происходит посредством либо Виутрс-нисго конвсктиииого, иввктивио-плсиочиого или проинкз!ощсго (пористого! ОхлажНЯ. При Виутрснисм кОивсктивнОм Охлзжлс?ипи лопатОК Охлзждак) й воздух, протока!Ощий по специальио выполиеииым каналам т!?и лОпатки, НВГрсВаясь, ОтВОдпт От нес тспло и Выпускзстся и ', точную часть турбины.
-'! Прн коивективз!о-пленочном охлзждсиип воздух выдувается ,' ез специально выполисииыс прорези (щели! или отверстия В '; нкс лопатки, создавая защитный слой между га.юм и поверхью лопаткн. !'лой Ох«)зждающеГО возд)ха, Обтская нскОтОрый "исток профиля лспатки, ио пути размывается газом, поэтому ды подОбнь:х прОрсзсй или Отвсрстип, чсрсз котОрыс Вводятш1 , Вые порции ох;щ?кдакнцсго воздуха, располагают в тсх мсс'гах илсй, где и:и:пка ссцс нс размыта Очсвишю, что плспочш)му : аждсиию предшествует коивсктивиос, ибо прежде чем попасть :;поверхность лоиамси.
охлаждающий воздух течет по внутрсииим валам, отиимзя ог лопатки тепла. 1!оэтому в таких лопатках дь КО!)асктнвиого Охлаждс)!Пя сОизмсрпма с заГрадитск)ьнык1. ;,'к как давление газа. обтекающего лопатки, Неодинаково по об'ду профиля, то дли грсбусмого условвямп охлаждения распре " епия охлюкдаюшсго Воздуха ио поверхности лопатки ш)здзют ''ДСЛЕННЫ«. ДРУГ ОГ ПРУ~а ПОЛОСтп, ЧСРСЗ КОТОРЫЕ ПОДВОДЯТ ВОЗДУХ "уаз»ти»п!Ым участка)1 профиля. кз целью экономии расхода возду. ' высокого давления иа охлзждонис лопаток в полость, иримыка. ю к ВыходиОй крОмкс.
1шОГда иода)от иозд"х, Отб)ирасмый ИЗ '''мелсуточиой ступсии компрессора. ,.::,: На рнс, 5.1 показана сопловзя лопатка 1 ступени двигателя ''лийской формы «Ротлс-Ройс» КВ.211-5?24 коивсмтивио-плсиоч 'го охлаждевия, у которой имеется пять отдслспвых друг от друга '(взстсй для подвода охлажда!ощего воздуха к различным участповерхиости, В переднюю полость 1 я задиюю 2 вставлсиы ' лекторы 3, которые гсрмстичио соединены с верхней и нижней полками з!Опаткч!. Опорной поверхностью для дсфлектора являются поперечныт* ребра о', расположенные из внутренней поверхности лопатки а Обеих по;пю!Пх, Кроме гого пространство между дефлек !Ором н внутре!ш!й повсрхиос!! ю лопзгкп разделено на пять про дол!и!ых изолпртОвзппых дру!' ОГ „*!руГП полОстеи !5!зступзыи 2 и трубками 9, которые па участках, где имеются ребра, располага ю!ся и с!шцнзльно сдтп!а!!Иых;!Род!Глшпхх пазах, Трубки Обжима кп прп установке длн создан!!я гермети ного у5!.!551исння мсжд) Рис.
5 !. Соплонен лопатин ! ступени турзни диигатели ИВ.2!1 524 зтими полостями. Полость 2 переходит в продольную щель 6, обе стороны которой соединены цилиндрическими перемычками (штырьками) 40 различного диаметра Воздух, ны!скзктщий через отверстия 5 в дсфлекторах, охлаж. дает внутреннкио поверхность лстпаткн' лобовым натскапнем н да лес через отверстия 4 в лопатке попадает на внсшню!о поверхность лопатин, образуя вдоль исе заградительный слой ()оскольку сек пин изолированы между собой, то размеры огнерстнй 5 я дефлекторах выбрапы таким образом, !тобы создзвагь раз,п!иное давл! нпс у каждого ряда отверстий 4. Величина етого давления устапав пинается шнебразио с тем внещннем давлением газа на лопатку нз участке соответствующего ряда Отв! рстнй 4, при которое! подвод!ОО ся необходимое для охлаждения данн!и о участка количество воз.
духа. У такон сопловой лопатки температура стенки не превышает !2(О К при температуре газа на входе !543 К, !То обеспечивает е. надежную работу в акоп.!уатзц!н! [67) г(анболее аффективным является проникающее охлажденн, Сущность его заклкхчается и гом, что воздух, проходя через мелки! 64 верстия (поры) н стенке лопатин, отбпр .ет на наружпоп пОвсрхпос1и тОплозиш!и й е лопатки обычно сос!оят нз внутрен. го нсс)шеГО стержня ( с' продольиымп брами и пористой обо:пинки 2, образушей профильную часть. Оболочка мо ет быть изготовлена !ю се!ок. Ребра нз ержп! служат для подкрепления ооо'бчкп н образуют продольные каналы.
' зволякпцие обсспечи!ь необходимое Вспределенпс давления и расхода ох. Вждаюшсго поздуха по поверхности ло'ВТЮ1 ИГ;югтаточная пока жаропрочпость атсрналов. Применяемых для лопаток с РОНИКП!Оп!Нч! ОХЛП!КДСНПСМ (ПО СРЗВНЕ. ГО СО СПЛЗВЗМП, ПРИХ!СНГШЧ!ЫМИ ДЛЯ ЛО- "вток с коивектнпным >хг!ажденнсз!). не ,вот возможносп! Пег!Иостьнз реализовать фект от снижения тсип! ратуры рабо" х лопаток. Вше одним серьезным пре'ятсгвием на пути реализации зтого споОб!а !Гхлаждения лопаток является необ- 'ВОД!!х!Ость предохранения прн длительной 'Вспз!уатацнн двигателя от засорения пор астицзми пыли, содержащейся в охлаж- '2(аюшем воздухе, н твердымн частицами Й!Г!роз(унтах сгорания, а также шерохо'",атая поверхность лопаток, способству!о,ая сииж!иию к.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
