Копелев С.З., С.В.Гуров - Тепловое состояние элементов конструкции авиационных двигателей (1014175), страница 16

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 16)

сэта может быть досн!ГнутО либо инте)1 )15)личенпЯ ип)ри и!Сл!и 7 ИО входной кромке дсфлсктора, нз которых воздух 'Птс)кает иа ннутреннк)ю поверхность входной крачки лопатки. йбо вне)синем отверстий 5 в Выходной кромке дефтектсэрз, через а Рнс б). Сои)о))е)5 лопатка 1 ступенн дм)сатсля ЭТ90 оторые воздух с более низкой температурой будет иепосредствсн"о подходить к щелям 4 в выходной кромке, либо введением отерстнй Л В стенке лопатки и выпуском через инх дополнителшмм о "оличесзъа воздуха, создавая пленочное охлаждеыне соотвстству'ащего участка профиля лопатки, и, наконец, сочетанием персчи«- "епных способов.

Так, например, введение отверстии 2 по образу!цей входной кромки лопатки с Внутренним дефлектором увелмчно интенсивность ес охлаждении па 25")е при увеличении относиаельного расхода воздуха с 2,4% до 2,6%, т. с, на 0,2% )27), В качестве примера использования сочетания почти всех пер)-- "яслеиных мероприязнй н)ожет служить сопловая лопатка 1 ступе- и турбины двигателя ЗТ90, показанная иа рис. 5.4. В рабочих лопзгках внутренний дефлектор используется для ':ифференцировашюго охлаждения участков профиля в соответстпн с возникающими в них напряжениями на переменных режимах 'аабатЫ дннтатЕЛя. ЭТО ЛаЕт ВаЗМОжиаетЬ В СОЧЕтаИКИ С СаатВЕтСт'ующей разгрузкой центробежными силами от изгибиых иапряже' пй (введение компенсация лопатки) во всех участках атопатхси есл)ечнть необходимые и малоотлпчающнеся между собой по вс'"ячине запасы прочности.

:;"., В ра(й)чей лопатке вставной дефлектор является Одновременно ':демпфером, препятствукнцпм появлению резонансных колебампй. Ю '!апатки и внутргиняч дефлсктороч, кзк показала практика нх 1!риме))сипя, дают вазчожиасть улучшить их охлаждение и! только увсличеинсм отиасвтельнога расхода гюздуха, на н путем; увеличания поверхиос)п тсплообх!Сиз из воздушной стороис, благсдаря се оребреии)о (орсбрсине с шагом 2,5 мм внутренней паверхпаст; входной кромки сапловой лопатки с дефлекторам, отшзшепнс внутрснисга радиуса которой к иаружпач) Г[й)=й,эьнй.[)5 ир!! мззк имзльнай высоте рсбрз 3,0 мм н толщине ! мм, уьел)шила пнгс !Гиниость охлаждсния крачки примерна па 25'>:.); з ! икки Ри Я.' 1>зигиу) и> иивииичии и )з ра)иизитипм иа иит-Пигии)! Хии)зс и»Кики!>1! КШ )«и .)счы ! и и-.> ии>иихф, а-и: Гии>и ии! ш)и!я и! рф >рзп)н! дс)р>!Г1;1Т)рз ря 1:1ми с Г1!Срсгий, ч! ) Г)ж ш!т 6<.'лс» ннтннснннас ахлзждсннс Отдс;!ьиых участков лопатки (к) >к' л >иццихся в агам) благодари стрчюшчч пз))кзинк) а;лаждзюшс.

го воздуха (см. рис. 3.11; ш>сдсии 1 дапалнптелшши турбулиззцнн ахлзжда!ощсго воздуха пз )ч) ГГКГ пыха.1пай к[ш)1ки и унс.1нш'пия !И>исрхнасти Ох)зждс и)1ч и[)и иам'иш! рядон цн.)ии)!рпчсских ш)1!рь!м)н, прсрывпс Гых прО. далю!Ых рсбср ! н зпгззгсюбрззных 2 или ипофилир>н)аппых 3 пс. ричыч>.к (рис 5 6)) Форму псрсчычек вьцшрз!ат )зкай. Чтобы нитсисп!рикация схлзждсшш даст и;1,)зсь практически бсз унслнчгння гидравлического с!шратннлсиия !испей в выходной кромке. Толщина псремычск дслается равновеликой толщине степки лг)пятки, что позволяет умс..)ш!Н[ть каипситрзцик) напри)квиия в чсстзх их сапряжгиия т!лам лопатки. Распрямленные участки псрвмычвк из выходе даю! возможность уменьшить гидравлические иотсрн при смешснни патакОП НОзд)'хз с Газам за лОпзткзмн 1' зк видно на рис, О.О, саплавых и рабочих лопаток парсмычкн пзап!уты па-разному.

У сопловых лопаток оии направляют поток охлаждающего воздуха к наружному диаметру турбины, а у рабочих — к внутреннему, Таким образом создается вынуждсннос тсченнс воздуха, в первом случае — в направлении, противоположном распределению статического давления в газовом потоке на выходе нз сопловых лопаток, ВО .'а н значителы!ой стопани устраняст перетекание воздуха н об'сть !шзкого давлснпя, т. е. от периферийных сечений лопатки к ' !)Невым, а во г!тг)рач --в направлсинп, поотнпаположном дейстю центробежных сил, возникая)щнх при врзщснпя рабочеи;ш- ' ткн. П га и др)!Ос наряду с ир>зрыв)!сгымп рсб:,)зми ! спасОбст- удст уснлсиию )урбулиззцни воздуха, который протекает па узким ' 'отиоситсльиа длниныч )целяч в выходнаи кромке (!>>![=10 —:20), удучи прада!ар)пельио подогретым от соприкосновения со сгснка- ' и на п[гв)ыдущнх у'!зо)кзх ЗОпатки. Причснснис таких ЗИГзз!О.

'. разных псрсмычск з сочстаннн с прсрывистыми продольными сбрамн иа внутренних панархиостях корыта н спник)1 лопатки величина)т иит! )циншшть охлаждеипя нз выходной кромке пои!н ' а 20и>,, Уп[)к!Яи)т!!е конструктпвиыс элсмепты лопаток, способствуюпв интсисифнкзции их ахлзждОния, насколько усложнгиот литсну ю оснзстк\6 Оливка В и"ЛОм, как пакззываст прзктнкз, ани и! Йосят зачетны\ трудиасьхй в 10)ацссс ирсцнз>и)нна!О,1И!Ья „!О.

атак и практически нс влияют иа стоимость пх пзготовлсния. алучасчый жс ат их введения эффект о)лзждспня васьма сущсст- ,"сииый. Эта иадтнеря дается испытапяямв, проведенными ва из- "иных установках и в )атуриых условиях пз турбш)с.

Полученные э!Их испытаниях нит>)нсиннастн Охлаждшп1И атд!льных ччзстка 1 'рафпзя ЛапатКИ ПОКаЗЫВаЮГ, Чта Прп 67ии»=2,5)НЬЗ',[И Н 7'„,,=- 750--850 К достигается паниженпс тсмпературы лопатки и > з[ь) цшеишо к тсмпсратуре натекающего иа нсс газа на 350 — -550 К 5.2.3. Лопатки с радиальным н смешанным течением охлаждающего воздуха Охлаждаемые лопатки с чиста продольным отнаснтсльпо лера (радиальным) ияправлвкнсм течения гзхлажда)ащсго воздуха нз ° [кадят все )нч!ыисс и меньшее првмеиеиис ва вновь сазг[анасм)гх >высакатсчп!)ратурных дви! Зтслях, асабепнг> в первых ступенях дурбин. Ог>').ясиястся эта юкс 'шочниавшпха)ся пх Особсниостямн, Гкатарые заключаются, главным ос)разом, в балшиой исравиомврности тампа;)зтуры лопатки ио прафнл)о н в плохом охлаждсни!! >входной и выходиан крачок, 5)та наглядно иллк)сгрярусшя рис.

5Л. -па которо ! Пока)аи!) рзспрсдслс!шс тг мисра)чры па ира>рнлк) лаиз"гак с радиальными каналами в изнбал!.'!", Ода ГОпрнятиач дли [Охлаждения !шиалиеиии па форме виутр!)нних рсгвр и рзс!1>)лаже. )ни)О их па сс'ч!'ник), При сравнительно нсвысакой тсмпсратупс газа, обтскаюшс!о лопатку (7,,'=.

!320сь[330 К), и достаточно высокой температуре 'Охлажда!Ошсго воздуха >7'... =790; 850 К) разница между мак.Сих!зл!.Нс>Й н минимальной тсмисрзт)рой лопатки составл!шт 7)7'= "=200 К, а температура выходной крачки мсньшс температуры 'газа все>о иа 50 К, т, с. Пракгичсскн онв не охлаждается !731. Для ТОГО чтООы умш!ьи!Ить нли исклк)чнть эти нсдастзтки ло Ваток с радиальяыый канзламв, необходимо улучшить охлаждение хромо«. Одни из паисьолсс распространспиых способоо — смсьпан нос направление течения охлаждающсьо воздуха. С.. этой цслью .': выходной кромке илн нз корытце вблизи нос дела«от отнсрсьпи иль! шали, через которые выпускают весь илн часть воздуха, охеьажда «эшего,юпагку, Длы гоп! чтобы со.сдать на входной кромко пс»псрочнос с ..

осСс течение воздуха, приходится зачас. ~Ф тую выпускать его в прсьтсьчнуьсь "ъ часть через сьтвсрсьгыы в ней, т. с о дв брср П вводить копвективио-плсночиос ох!!Гам лаждснис. Несмотря на то, что иа личиа отвсрстяй в лопатке понижаРас за Раооролелонме темпера»у сг сс ус!злостную ярос!иост!к к это рнлсыльнммн каналами тельных фирм, в частности.

ероллс. Ройс», «Пратт-Уизчыпм Дхсснврал Элвктрикн и 'ьр 11,! Рис. 5 7 показано, какОс пэмснснис прстсрпссп! Охлаждаомыс лш:атки ! ступени турбины, выиускзсмыс фирмой аПратт Уиган«к ь тс.!скис нескольких лгт. Лопатки с радиальными каналамн 1рнс 5.7,О1 допускарп! тсьшорагуру газа норад турбиной до ! »70 К, ло пьткн такжс с радиальными каналами, ью со смешанным напра!- лопнем ьвчвння воздуха и струйным нагокаипсм ого па внугрсниьо«ь посьсрхностк входной кромки 1рнс. 5.7,б! уже допускалн повышснн тсьньььсра!'у!ьы ьаза до 1570 К, а ввелвннс в этн лопатки коиввктин. ио.плшючнс го охлаждения входной н ныхолнс4 кромок 1рнс.

5 7, н ! позволило полнить ьсмиоратуру газа на вход« и туро!сну до 1600 К Рнс! З., Э!ох!!фин»чин раао чнс монеток фирмы «Пратт. Унсо«». о — с рамлал»нммн ааналамн б-с ралналаныма каналамч н с»ручным на»скан!им; е— рааналанммн накалена и конан«санно-аланочаым оалаыас- несм »конной кромка Представляет интерес одна нз последних модификаций охлаж даемой рабочей лопатки со смешанным направлением теченью воздуха американской фирмы кХоумет Корпорсйьпнэ (рис.

5.8! По данным фирмы, постановка этой лопатки на первую ступень турбины позволит работать с температурой газа на выхода яз камеры огорання до 1623 К, ври этом температура входной кромки не должна превысить !223 К, а выходной — ! Ий К. Таким образом максимальная разность температуры по поперечному овчоиию ло. ватки составят 75 К. В ивй примечательно развитос виузсрвинес оребрение входной кромки, расположение в щели выходной кромки линдрнчсскнх турбулизаторон . умспьшаюнзимся .шаметром к »коду по мере сужсиия и!ели и налично н самом конце щели нх плоских поперечных пс!ьсссьйчск, направляющих нытскаю"пй воздух нз лопатки вдоль оси турбины.

З 6 Разо ьнк счссннчкн ф«рн е оуэнс К рос»райан» не!леной 'сс!. с»с!!А» со смссоннным нлсьрналонссссс тече. ннн но»кука Всс ьо сиособсгвуст улучшонию охлаждсьия входном н выходпй к!!ос!с!!с, умсншпспшо гндравлп.еского сопротпвлсния ннуьрсивьо канала иа !час!ко выходной кромки и умс*ньии сюю потерь п:! .сшснис сьхлаждаьощсго воздуха с газовым потоком на вы!цспс н! лопатки !'«!с!а! !У ТВПЛООЬАТЕН В ЛОПАТКАХ С ВВУТРЕЙИЙАь! КОНВВКТИВПЫААОХЛАжДВНИВМ Сиижеиис тсмпсратуры охлажд,ьс мых лопаток отиоснтельн ь »ампсрагуры оэьываьошс ьо их газо обуславливается процессамп вплообмсна между газом и с!опят!!суй, с одной сторсяьы, между ло'зткой н охлаждающим воздухом, протгкакмпнм по каналам ннуг. 'ся лопатки, с другой, и и!ьоцссссз«! Рассьросграисныя телла в тслс '.

мой лопатки. В связи с этим для определения поля тсмператур ' охлаждасмых лопатках требуется решать пространственную за'ачу твплообмвна в многосвязной области с пврсмснными по про- лю грансичнымн условиямн. Аналипшмсюье решение такой зада- н имеется ьолько для тел простейшей формы, поэтому тсмгьоратур' ос поле охлаждавмой лопатки опрвделяотся, как правило, зрпблн' виными методами, в которых прн определенных допущениях гно' ят задачу к двухмерной или даже к одномвриой. Приближониые методы решения, а также методы электро- нли идротопловой аналогии дают достагочнук! для практических целой чность, асльс известны граничные условия третьвго рода, т.

Характеристики

Список файлов книги