Копелев С.З., С.В.Гуров - Тепловое состояние элементов конструкции авиационных двигателей (1014175), страница 8
Текст из файла (страница 8)
; дппнрытоы н (ы)торов с ' -Г =.= — '( !Гебы млкспмзлшю '((тмппт! ПО)-Осино(тн .кс ::=-,— -.-'= ( менты сынэзыпь!е г про- СТПГНПЫМН 01КЛОПСПИЯ 'его уэлзх прп пер бор',.Ззх!(и;) турбыыы Оылз ! " ' б 21сыы тзк1)м Обрззом, ,',.()П 1ЫЛ(1) !!Ый И (К'('ВЫ( !.у ры э!еж 1) рО Горам, кор 'М турбины! и саидовым ':()зт!)э! остались пспз- ми. мрзвпох!ерпост). По;ш 'рзтур в потоке нз вы;:.цз кзмсры сгорзппя зя- вынуждзет вводить '"'ДЕНИС СШ!ЛОВЫХ ЛОПЗРнс. 2 !У Ступая)" турбзны с нсахззждз см)дчк л) аэткзчн.
;Фн средпсмзссовой 1 — раб эдд дадв) хд) ) — дмак; э-ххсх, а. со ЭГУРЫ ГЗЗЗ. П(ЭП КОТО- дэрсэд» ддд ч.эсзускэ да)дузэ.й)х))жйэ)счроаа 1()йвж'!' н р С !)т ! ' ' ' рс эа)дуй) охдажлддицд~р турбэд) Ф(це нс требуется, С)д. "цтзэке в этнх Глучзях, кзк прзянло, прн)О:)пг(я Охлзж.!зть днс."((бдйы. Одним пз ндпг)алее рзспросгрзнеыпых в прзктнкс газо- )гроенвя гпого(юв нх ох.чзждеыня является продувкз воздухз Гй(онтзн(ныл зззор!ч замкового соедннеппя 2 лопзтак ( и дпскз (!впуск его через отверстнн 4 в палопп днскз под экрзн Оэ, ожепный нз зздней ст )ропе днскз (сч рнс.
2. 17) "м рационально нспользовзть это же колнчество воздутз в земых лопзткзх, го, очевндно, м(эжпо будет, сохранив пепз''Мв ззпзсы прочногтп в элементзх турбпйы, повыонть темпе- 2( (ззв перед ней. Применительно к рзссмотренному примеру 'ышепне максимально допустимой температуры гззз состзн- -"13() (к, что проверено н подтверждеш) спецязльнымн ясным мй, гг' , 3.1. !1нсснсивирссв пхлвзв >6 и срслниногп уз«асс« прп- СППЛОВСН> и аПВГИИ С ВН>г ремня всфлсхтвгои. 1 >г ,':Врсврс ю . ~ в жргрпрарвв:и сваи ,и ! гсвг р и а,р йг 1 7 5 аааа, М а Ззв ПОВЬПИЕИИЕ ЖАРОПРОЧЙОСТИ ЛОПАТОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ с Т'.гаг!а Ш.
ПУТИ УМЕНЬШЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОГО РАСХОДА ВОЗДУХА НА ОХЛАЖДЕНИЕ ТУРВИНЬ( Расходование воздуха на охлаждение тур!миг!з всегда приводит и умоиьшсии!о выгоды, получаемой от повышения температуры гз. за, п Пожег сделать се столь незначительной, что пронзводетнеииыс И ЭК!.'Пз!Уатаииоиг>ЫЕ 1'РУДИОСТН, СВЯЗПИНЫЕ С И)Л!МЕЧСННСМ ОХЛажата. смыл лопаток, н уеложвеп!ие конструкции двигателя окажутся нсопраиданиыми. Порпому при увеличении температуры газа иа вход! В ПРООКтнрусну>О турбояу ПЕрЕд КпиструКтОраМИ Стент ЗадаЧа Гпп'тиГИ)ть и!ч>бхОлпх>ОГО по условиям 1ц>очнОСГн эффекта охлзж денна элементов турбины ири минимальном относительном расход; ОХЛаждаЮ!ЦСГО ПОЗДУХа 1„,«, Уменьшение 6п,л ири сохранении необходим!ого эффгктз ох:гзждсипя мо,кет быть достигнуто путем, и первую очередь, уп:лнчеиня пыле!!с;!вности пплообмена и Охлаждасмых лопатках; понижения температуры охлаждающего воздуха, что особенпо важно н двигазслях, прсашазнзчсииых для сверхзвуковых летательных аппаратов, нмс«пцп:с высокую степень повыпюиия давлшн!я в компрессорс, а также иузем выбора раин!яшльиых схем его подвода к охлаждзсным эгсз!Ситах>, спс>дяших к чиним)му Гидравлнчсскис поте)м1 и УТС'1гсИ >Г<И'О ПОЗДУХП, З.1.
УВЕЛИЧЕНИЕ ИНТЕНСИВНОСТИ ТЕПЛООТДАЧИ В ОхлАЖЙАемых лопхткАх ()ри заданных парамстрах двнгагеля и длительности его работь> иа эксплуигзционпых режимах, что определяет тсмпсрзт>ры гази перед турбиной Т,' н охс!Пждзюпгг Го лопатки воздуха Т,,„, и ПРН МаКЕИМПЛЬИО ДОПУетИМОй тЕМПЕРЗ>УРС ЛОПгиКИ Ийтеион!«ИОСТ!а тс.плсютдачн н охлаждаемых лопатках характорязустея безразмерной отиошпслыи>й температурой даарной точки рассматриваемой ,!опаткп 0=--(Т а--Тл)гг(рсв — Тп„„).
Величину В еще называют относительной величиной охлаждения вли безразмернойй глубиной о ха а жден на. Г)ем интенсивнее нроцосс тсплоотдашг, тем при меньшем относительном расходе воздуха достигается охлаждение лопатки в заданных температурных уело. ВНИХ. ЗиаЧГННС 0 При ЗадаННОМ ЗнаЧЕИИИ Г'р«и будст тЕМ бОЛЬШЕС, чем совершеннее, е точки зрения охлаждения, конструкция лопатки н формы обводов ее профильной части, чем больше отношение поверхностей тсплообмсна с возду!шюй стороны к газовой и чем эф.
фектнвнее способы интенсификации теплообмеиа с воздушной стороны (турбулизаторы, струйное охлаждение и др.), примененные в ней, Влияние на интенсивность тсплообмсиа охлаждаемой лопатки со вставным дефлектором, оребрения ее внутренней поверхности (йр= ),5 мм, бр — — 08 мм, 7„=2,0 мм) на Орелмнном участке профи ля и введеимя на нем струйного охлаждения через несколько рядов отверстий (к> =0,8 мм н (вр«=2,0 мм) в дефлекторе показано нв . 3.). Этн завпсимости также получены и результате испытании а>кета лопаток ирп темпсраттрс газа ) )35 К температуре охлзнс. Ощего г>оздуха 220 К. атмосферном давлении и приведенной рости иа выходе пз лопаток >в= — 0,7 Оии показывают, что ннтеи- аа а,т Вфикаш!и ироиссса тсилообмена и охлзждасмых лопатках даст змОжпос1ь ИОлапгить шООХОдвмрю ГПУбинУ Охлаждения, 1!Ппйн.
'ер 0=-0,5, ири меньшем в два илн три раза отиоеитслю!Ом раскос охлаждающшо воздуха. Это в значитслшюй степени свелшн!Па. положительгинй .ффект повышения температуры газа персд '-' рбнио>!Д Нем более >кароп~ро!си материал, из кото)>ого изготовлена хлансдзсгмая лопатка, тем большип эффект даст повьппснис иитсиВвиосз и сс г>х ли жгцгн и я. Если бы лопатка была нспхлаждасной !0.=-0), то изготовлшш! Е нз материала. Допускакнцаго повышение тсмпсратуры,>япрнмср "'а 50 К, дало бь! возчо гсгиэсть па столько жс повысить тсмпсрату'у г>гга псрсд зурбнной. Если же гделать нз этого мат!риала 9Х>тажваСМУ!О ЛОПатКУ, тс>, ЧЕМ ПОЛЬШЕ ШПЮНСНВИОСтЬ СЕ ОХЛаждсГня, тем ип бйльшун> нели рину можно было бы иовьи.нгь темпера 'Угру га.ш.
!Пк, ирп 0=-0,5 повыпюинс допуегизюй температуры атю! нз тс жс 50 К (ирн том жс зпа пшш,йТ„.=.Т' — Т„". Гш м'--темпеРатУРз ззтоРможениого потока охлаждающего воздУ- .~)гв иа входе в рабочую ло!шгку в отиг>ситер!ьнохг движении) д>лет Озмож!юсть уислн шть температуру газа перед турбиной па )00 К, 3!.: е. Пз неличпну в два раза большую. Следовагельио, чем более "вропрочеи материал, тем выгоднее применять охлаждаемые ло,' Втки е высокой интенсивностью охлаждения.
Повышение жаропрочностп материала, пз которого изготовлена жклаи!Дасмая лопатка, дает возможность, при прочих равных усло- )!'! виях, повысить температуру гззз персд турбиной. Когда жс ее максималы|ос знзченме ограничивается ис толька допустнмымв запасами прочности сопловыя и рабочих лсшаток, а и другими соображениями, например надежностью работы затурбвнных элементов двсыателя„ограничением температуры газовой струи на выходе из реактивного сопла у подъемных н подъемно маршевых двигателей, прелназиачеиных для сзмолетсв вертикального взлета н посадки, нлв ограничением числа ступеней турбины с оялаждаемымн лопатками и др., го в этих случаях увеличенном жаропрочности палаточных материалов можно воспользоваться либо дли уменьшения массы турбины, либо Лля уменьшения относительного расхода охлаясдаюсцего воздуха, При помснцм зависимостей, приведсссссых иа рис.
3.1, можно показать насколько уменьшается относительный расход охлаждаю щего воздуха прн увеличении допустимой температуры испытаинои лопатки. Увеличение допустимой температуры лопатюс на 65 К от исходного ее значения в 1250 К прн Т,*=1600 К и Ть,„„=950 К в два раза уменьшает относительный расход охлаждающего воздуха, т, е. дает такую жс экономию в относительном рас:ходе охлаждак~щего воздуха, квк и пони копне его температуры на !50 К.
Известно, что некоторые сплавы на никелевой основе, применяемые прн нзгсзтовлении сопловых лопаток, выдерживают температуру до Н75 К, Их применение дает возмсзжссость в рассмотренных условия~ умоиышсть отнаснсельисвй расход охлаждающего воздуха в нооребреи~нон лопатке в восемь раз и довести есо до 0,5'$.
з.з.псзниженйе тампевлтупы ОХЛАЖДАКНЙЕГО ВОЗДУХА ,1 С увеличением стспессп повышения давления в компрессоре в месте сзтбора и скорости полста самолета температура воздуха, используемого лля «хлажлеиия турбины, повышзсгся. Это ухудшает условия Охлаждений и чмоньпхзст ВОзмОжиости сохранезсия на допустимом уровне температуры лопаток при увелнчемин температуры газа перед турбиной.
С ростом дзвлення газа увелнчнна. ется теп зоподвол к лопаткам при заланиаи ~еэсзсерзтуре иа входе в гуроину. умеиыизсотся размеры лопаток. что в свою очередь усугубзсяет грудиостсс синжснпя пх температуры охлаждением ~1 Поэтому с ростом скорости полета Ч„и степени повышения ";! 1 давления воздуяз в компрессоре, прниелсивой к стс*иловым условиям, п,ч допуствмая температура газа перед турбиной Т„' прз заданной земпературе лопаток уменьшается, При возрастании темлерагуры воздуха нарялу с проблемой охлажлензгя лопаток возникаю~ не меньшие трудности в органнзацви охлаждения корпуса и дисков турбины Поэтому в двигателях с высоким л,в и при больших скоростях полета возникает необходимость в специальных мерах попижеския температуры закомпрессорного воздуха, идущего на охлаждение. Онн заключаются ,'вхс ...
бо й , что этот воздух предварительно охлаждается в теплообмен"'х, в которых в качестве охлзждакицсн среды используется : воздух, отбирасмый из вс~злухосбсзриика нли за вентилятором Сс1!тхярОГО Каитура, хиба тОППИВСз, Паннжвине тЕМПературЫ ВОЗду:ягопользуехсогсс для охлаждении турбины, дает воэможность при киных зиачгпосях Т; и Т,, уменыпить его количество и тем саухссссьп1сль потери, вызваииыс введением охлаждения. 3.3. !. Охлаждение воздуха в топливно-воздушном теплОобмейннке саВ топливно-возДУшном теплообмсиннкс вспользУстсЯ хлаДоРетоплива лля поиижешся температуры воздуха, отбнраемого за прегсором лля охлаждения ~урбины 1563.Теплоабмсииик может ь расположен внутри двигателя между залом и внутречоим усом камеры сгорания. Тзкое его расположение не увеличилиамстрзльных габаритов двигателя и упрощает подвод и , д От него охлаждающего воздуха, ~сто способствует уменыпепотерь еп давления.
Эффективность применения топливиодупшых тсплообмеиннков при выбранных схеме двигателя н ега иых параметров и и1мс заданных условная эксплуатации зава- главным образом, сл хладорссурса топлмва, от массы и раз,я 'ров тсплосюиенннка, которыи должен создавать минимальны. ' ери давления воздуха, от интенсивности процесса теплообяссчссс ;хэхзсаждасхсых лопатках и от степени преодоления трудностей, 'изасспых с влиянием иерасчетиых, в том чсссле и пусковых режи. 'в работы двигателя на охлаждение лопаток Хлалоресурс тоиограннчеп расходом, подогревом в самолетной системе топпитапня, предельна допустимой температурой иа выходе из " лообмениика,способиосп ю заплива выдерживать эту предельно устимую температуру в течение нужных промежутков времени, ::образуя осложеннй продуктов расс!ада на пове1схности теплообсика.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
