Овсянников Б.В., Боровский Б.И. - Теория и расчет агрегатов питания жидкостных ракетных двигателей (1049253), страница 76
Текст из файла (страница 76)
(5.П2) Скорость ш = гг(ех соз гхх — и)з + (ст 5!и гхт)з. (5.1!3) рз = [)з аф = агсз[п — . Оз (5.1!4) Определение размеров соплового аппарата для турбины с полньш подводом газа (е = !) целесообразно начинать с определения высоты сопловой решетки по формуле (4.6!). Определение размеров соплового аппарата парциальных турбин начинают с нахождения степени парциальиости (см. разд. 4.5.4.2) и высоты лопатки колеса по формуле (4,110), Длн этого следует задаться шириной решетки колеса Ь и относительным шагом ! (в первом приближении). В дальнейшем надо убедитьсн в том, что отношение йл!Ь получилось больше единицы.
По найденной высоте лопаток колеса, с учетом перекрытий, определяется высота сопловой лопатки де из формулы (4.72). Дальнейший ход расчета ясен из равд. 4.3.3.2. Определение размеров решетки колеса начинается с выбора профиля лопатки решетки по Атласу профилей решеток осевых турбин [3]. Для выбора профиля необходимо знать углы потока на входе в решетку и на выходе из нее ([)ы [)з) и число Мм = Мм . Профили лопаток решеток колеса активных турбин обозначены в атласе буквой Р. Угол потока на входе 5г определяется нз треугольника скоростей, см.
формулу (4.54). Угол потока на выходе [)з можно определить из формулы (4.73), выбрав высоту лопатки на выходе несколько больше (на 1 „. 5 мм), чем на входе, или, задаваясь углом [)з, можно определить Ь,п по формуле (4.73). Для определения 5з по формуле (4.73) следует задаться скоростным коэффициентом ф, который позволяет найти значение оз, см. формулу (2.179). В дальнейшем значение ф уточняют. Выбранный профиль изменяется геометрически подобно применительно к рассчитываемой турбине.
Если радиусы округления кромок лопаток получаются слишком малыми (нетехнологичными), то их следует увеличить посредством наращивания лопатки со стороны корыта. Выбрав профиль лопатки, по его графическим характеристикам (см, работу [3[) находят геометрические параметры решетки. Выбрав относительный шаг ! в диапазоне оптимальных значений, определшот по приведенным в работе [3[ зависимостям угол установки лопатки д, при котором обеспечивается необходимый угол Цз. Можно при этом принять, что а) шаг решетки Найдеггпое значение угла установки лопатки позволяет определить хорду лопатки Ьл = Ы81п 73 (5.115) (5.Пб) (5.1! 7) и число лопаток а — пПси'1 После этого можно определить коэффициент потерь в решетке ь, используя графические характеристики выбранного профиля. При этом следует учесть отличие выбранных геометрических параметров решетки от тех, прн которых получены указанные характеристики.
Для этого используют приведенные в работе (3) обобщенныс зависимости, Параметры потока на выходе иэ колеса, в частности, абослютная скорость на выходе и угол потока саа определяются из треугольника скоростей (рис. 5.34); с, =- )г (юв Мп дв)'+ (юа сов ))я — и)а, ав = агс13 игв с1п !)а ша соз ))а — и (5.!19) Теьгпературу торможения находят из формулы й †! 7 от = Т, + 2 с), й †! где Тз — — Те — иш а То = То„ . (5.120) 355 Рис. 5.34. Автономная турбина: а — меридиональнае сечение; б — сопловой аппарат; а — рабочая решетка; а — увеличеинмй пройгиль Р.21!8В; д — треугольники скоростей (скорости даны в метрах в секунду) Т а б л и ц а 5.2. Пример расчета автономной одиоступенчатой турбины ЖРД Обозна- чение Наомеоооаног оелнчнны Эноченно Формула Примечание Исходныг данныг Получена прн расчете 'П! А (равд. 5.
10.2. 1) Получена прн расчете насосов Получено при расчете ТНА Задано 1200 кВт 1 Мощность турбины 2 Угловая скорость о> Полное давление иа входе Давление на выходе Температура торможения газа на входе Газовая постоянная Г!оказатель адиаба- ты роо Ро 7 го Задано Рассчитыоанмыг и оыбирагныг величина: а) опРеделение потребного расхода газа 300 м!с 0,25 м Задаемся' Окружная скорость на среднем диаметре Средний диаметр )лсо = — -- 2и)оз (уср См.
равд, 4.3.1 10 89 104 Дж(кг 1330 и!с 0,225 Аоап счд и(сад (4.3) (5.105) 11 12 13 См. пп. 8 и 12 Задаемся ! 5 10 з м 14 0,006 15 2,57 кг(с Определяется с помощью графиков, прияеденных на рис. 4.47 16 Коэффициент бы. строходностп турбины Удельная работа турбины КоэфФициент работы (2.17!) 22 17 пот 46,6.104 Дж~'кг См.
также равд. 4.1.2 См. также равд. 4.1.2 18 (4.4) ит 5,15 19 (5. 104) 356 Степень понижения давления Аднабатная работа Адиабатная скорость Отношение скоростей Минимальный (осевой или радиаль. ный) зазор между колесом и корпусом (турбина с бандажом) Относительный минимальный зазор Потребный расход газа 2410 р44д(с 6 МПа 0,25 М!!а 1000 К 400 Дж)(кг. К) 1,33 Продолжение табл.
6.2 о и Обоана- чаа и о Н а и а| ел анан на нелнчнны Значение рориула Примечание 17' 0,94 20 21 Задаемся ю Угол потока Скоростной коэффициент Скорость на выходе из соплового аппа. рата Критическая скорость звука для течения в сопловом аппарате Приведенная скорость КоэФфициент полного давленая Полное давление Статическая темпеастра в зазоре 1лотность газа в зазоре Скорость звука в зазоре Число Маха Относительная скорость на входе в колесо Температура торможения в относительном двнжеиии Критическая скорость Приведенная скорость Число Маха в относительном движенни Полное давление в относительном движении !250 и/с (4,! 8) с, 676 м/с (5,122) аир 24 (5, 122) 1,84 (2.178) 0,584 26 27 (4.37) (5.
107) (5.108) (5. 110) 3,57 МПа 515 К 1,21 кг/м' 520 и/с 2,4 965 и/с Рою тю См. п, 24 См. п. 27 28 Рх а, 30 31 (5.109) (5.1!3) М, ш„ 32 (4.8) 805 К 7 он., 605 и/с ЗЗ (4.22) аир ы См. йп, 31, 33 1,6 (5.1!!) 1,83 36 (4.9) 1,76 МПа Рон, в) определение оптимальной высоты лопаток колеса 37 38 Ширина решетки Относительный шаг решетки (в первом приближении) Число Рейнольдса диска колеса Число Рейнольдса бандажа Выбираем 0,014 м 0,6 5 10а 39 ю(ед 5 1Оа 40 !себ 357 б) параметры потока в осевом зазоре между сопловым алпаратолг и колесом (выход из соплового аппарата — вход в колесо) Продоллсгмие табл.
5.2 и е м о Обозна- чение Веемеяоеаеме еелячяаы Формула Зяечен ее Прммечааме Степень парциальнскти (в первом приближении) Относительная высота лопатки Высота лопатки См. равд. 4.5.4.2 41 0,31 (4.100) 42 йгл й л=8 а)73 См. пп. 9,42 0,087 "гл 0,022 и Перекрытие на периферии Перекрытие у втулки Высота лопатки Площадь суммарного минимального сечен н я сопл Скоростной коэффициент конической части сопла Степень уширения сопла Площадь сечения сопл в конце конической части Площадь сечения выхода сопл Степень парциальности Число сопл 'Большая ось эллипса сечения сопл на выходе Шаг сопл 0,0005 м Лйн Выбираем 45 бйвт 0,0005 м 0,021 м (4.72) (4.41) 4,24 10 е мв.
47 с ты Принимаем оир = 1 48 Выбираем 0,98 Принимаем 6', = б (а, „, = — а,) 49 (4.49) 50 (4.65) 1710' ме (4,66) 58,2 10 е мэ 51 (4.64) 0,37 53 54 Га 0,072 м (4.69) (4.67) ге ае 55 Принимаем =- 0,98ас 0,0705 м 0,0104 м Диаметр минимального сечения сопла (4.71) с(т!п д) определение параметрог решетки колеса 22' 10' (4.54) Угол потока на входе в колесо Скоростной коэффи- йиент (в первом при- ближения) Скорость потока на выходе в относитель- ном движении Приведенная ско- рость Принимаем 0,88 59 (4.28) 850 м!с 60 (4.28) 1,41 358 г) определение рагмсрое соплоеого аппарата, состоящего иа конических сопл Продолжение табл. 5.2 и. и и и Обозна- чение Нам меи о а а и не наличием Примечание Формула значение (2.179) 0,635 Коэффициент полно- го давления Приведенный расход Высота лопатки на выходе Угол потока на вы- ходе в относитель- ном движении б! у(). ) 0,83 0,022 м 62 63 (5,112) Принимаем йзл —— = — Нзи 17" !О' (4.73) П р и м е ч а н и е.
Профиль лопатки Р-2118В выбираем в работе (3) 65 0,684 Относительный шаг решетки Выбираем в даапа- зоне оптимальных значений Определяем по ха- рактеристикам профиля 87' Угол установки ло. натки 66 (5.!! 5) (5. 116) (5. 117) 67 68 69 70 Хорда лопатки Шаг решетки Число лопаток Относительная дли- на лопатки Коэффэциент потерь в решетке 0,014 м 0,0096 м 82 1,50 йл7бл 71 0,22 Определяем по ха- рактеристикам профиля (2.180) Скоростной коэффи- циент 72 0,88 в) определение параметров потока на выходе из колеса Статическая температура Абсолютнаи скоость гол потока на выходе в абсолютном движении Температура торможения Критическая ско- П ость внука риведенная скорость Давление торможе.
ния 73 580 К (5.120) 598 м!с 25* 40' (5.! 18) 75 (5. 1! 9) (5.120) (5.122) 680 К 555 и/с 77 анр 78 (5.122) 1,07 (5.121) 0.5 МПа Раа ж) определение работа, лои)ности КПД турбины 359 80 Отношение скоро- и!сз — 0,24 Сао пп. 8,22 стей 8! Окружной КПД т)„(4.77) 0,579 Продолжение глабж 5.2 о о о о Обозна- чение Наименование величины Формула Значение Примечание 51,5 10ч Дж/кг 0,08 кг!с 2,49 кг(с Удельная окружная работа Расход через уплот- нение Расход газа через решетку колеса Расходный КПД Окружная мощность Мощность дискового трения Мощность трения бандажа Мощность потерь, связанных с пар. циальным впуском Эффективная мощ- ность турбины Эффективная удель- ная работа Коэффициент работы Эффективный КПД турбины (4.75) (4.91) л'т тиу (2.235) (2.207) (2.186) 85 86 87 0,97 !280 КВТ 1,8 кВт Чр Принимаем Ред = = 5 !Оа Задаемся Реб '= =- 5.10з 88 Мтр.
б (4.96) (4.99) 1,9 кВт 24 кВт 89 !252 кВт 48,7 1Оч Дж!'кг щ.100) 9! Ет (4.4) 92 93 (5.104) (4.2) 0,548 Полное давление на выходе может быть найдено из выражения (5.121) й пнр —— . гзу 2, РТе ° с )т = —; а„р (5.!22) где Мощность, работу и КПД турбины рассчитывают с помощью зависимостей, приведенных в равд. 4.5. Если полученная в результате расчета мощность будет отличаться от заданной более чем на 5 еуо, расчет следует повторить, изменен расход газа через турбину. Более подробно порядок расчета можно проследить по приведенному в табл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
