Диссертация (1143937), страница 12

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

Текст из файла (страница 12)

рисунок 2.1).4.Выполняется вторая итерация оценки параметров сечения В-В. Полное давление иполная энтальпия в относительном движении считаются неизменными поотношению к первой итерации. Статическая энтальпия и статическое давлениевычисляются по значениям полных параметров, а также скорости в сечении В-В вотносительном движении wВ и плотности ρВ предыдущей итерации. w2 В 22 1итер 2hВ n1   hВ  wВ  p В n1  p *В 1итер    В wВ 2 .n(2.17).(2.18)nПо уточненным значениям статической энтальпии hВ и статического давления pВ2вычисляется плотность ρВ и значения скоростей в сечении В-В cВ и wВ.5.Выполняются последующие итерации по алгоритму п.4 до заданного пределаточности, например, до совпадения значений скоростей сечения до первого знакапосле запятой.Процесс В-В – С-СПроцесс В-В – С-С будем рассматривать как изоэнтропийный процесс сжатия.

Рабочемутелу сообщается энергия за счет увеличения окружной скорости. При малых частотах вращениякомпрессорный эффект слабо выражен. При частотах, близких к оптимальным u2/С0 ,приращение полной энтальпии от сечения В-В к сечению С-С может составлять до 10% отэнтальпии на входе в ЦбРТ. Следует при этом понимать, что приращение энергии рабочего телапроисходит за счет полезной мощности, вырабатываемой рабочим колесом, что должно бытьотражено при вычислении эффективности ЦбРТ. В идеальном случае (если процесс сжатия В-В– С-С и процесс расширения С-С – 2-2 изоэнтропийны) дополнительных потерь компрессорныйэффект ЦбРТ не приносит.

В реальном же случае проявление компрессорного эффекта ЦбРТснижет его эффективность. Аналогично выражению (2.10а), из закона сохранения энергии вотносительном движении получается выражение (2.19).63hС wС2w 2 u 2  u В2 hВ  В  С.222sС  s В .(2.19)(2.20)Сечение С-СРасчет параметров в сечении С-С происходит в следующей последовательности:1.С помощью выражения (2.19) рассчитывается значение полной энтальпии вотносительном движении в сечении С-С.2.С помощью выражения (2.20) принимается значение энтропии в сечении С-С.3.Выполняется 1 итерация оценки параметров сечения С-С.

Статическая энтальпияприравнивается к полной энтальпии в относительном движении. По значениямстатической энтальпии и энтропии вычисляются обращением к свойствам рабочеготела значения плотности и статического давления в сечении С-С.Для канала в сечении С-С скорость в относительном движении ортогональнаживому сечению канала. Зная значение массового расхода через один канал,плотности и геометрии сечения С-С, рассчитывается значение скорости вотносительном движении wC.wС 4.Gz к  C FC.(2.21)Выполняется вторая итерация оценки параметров сечения С-С. Полная энтальпия вотносительном движении и энтропия считаются неизменным по отношению кпервой итерации.

Статическая энтальпия вычисляется по значению полнойэнтальпии и скорости wС в сечении С-С в относительном движении предыдущейитерации. wС2 wС2  .hС n1   hС  (2.22) 2 21итер nПо значениям статической энтальпии hС и энтропии sС вычисляется плотность ρС изначение скорости в сечении C-C wС.5.Выполняются последующие итерации по алгоритму п.4 до заданного пределаточности, например, до совпадения значений скорости wС сечения С-С до первогознака после запятой.64Процесс C-C – 2-2Процесс С-С – 2-2 будем считать реальным процессом расширения рабочего тела в соплеЦбРТ.

Для учета потерь кинетической энергии в процессе расширения вводится коэффициентскорости сопла φ=w2/w2t. Для одномерного расчета принимается φ=0,93…0,97. Теоретическаяскорость w2t определяет перепадом энтальпий между сечениями С-С и 2-2 согласно выражению(2.26). Статическая энтальпия h2 и давление p2 будут определяться работой диффузора,установленного за колесом. В свою очередь, работа диффузора по восстановлению давления отp2 до давления выхода p3 определяется разницей квадратов скоростей в сечениях 2-2 и 3-3,выражение (2.23), и собственно КПД диффузора, выражение (2.24), который показывает, какуючасть кинетической энергии он может трансформировать в потенциальную.

Соотношениескоростей w2 и c2 определяется выражением (2.6) исходя из выходного треугольника скоростей(рисунок 2.1) при известной окружной скорости u2.c22  c32(2.23).2H дд .(2.24)H дtУчитывая приведенные выше выражения и сохранение расхода рабочего тела на входе иH дt выходе из диффузора, выражение для восстановления энтальпии диффузором может бытьзаписано в следующем виде:2 F c 2  c32 c22c2H д   д 2  д (1   2 2  )  2  д (1  K д 2 ).222  3 F3 Поскольку изначально коэффициент диффузора K д (2.25) 2 F2неизвестен, а восстановление 3 F3энтальпии H д зависит от скорости с2, которая определяется H д , необходимо итерационноеопределение параметров сечения 2-2. КПД диффузора  д для рассматриваемого вариантадиффузора будет невелик, по данным, приведенным в работе В.В.

Носова [26], значение будетнаходиться в диапазоне 0,15…0,25, ввиду неравномерности параметров потока на выходе израбочего колеса.Сечение 2-2Расчет параметров в сечении 2-2 происходит в следующей последовательности:1.Выполняется 1-я итерация оценки параметров сечения 2-2 для работы бездиффузора. Значение энтропии в сечении 2-2 принимается равным значениюэнтропии в сечении С-С. Значение статического давления p2 задается равнымдавлению на выходе из ЦбРТ p3.

По значениям энтропии и статического давления65вычисляется значение статической энтальпии в сечении 2-2 для работы бездиффузора h2б/д. С использованием закона сохранения энергии в относительномдвижении вычисляется значение теоретической скорости в относительномдвижении w2t. для работы ЦбРТ без диффузора:w2tб / д  2 hC*  h2 б / д  (u 22  uC2 )) .2.(2.26)Коэффициент диффузора K д в первом приближении задается произвольно вдиапазоне 0.3…1, затем уточняется по результатам расчета.

Согласно выражению(2.25) оценивается приращение работы турбины за счет восстановления давлениядиффузором.3.Корректируется значение статической энтальпии в сечении 2-2:h 2 n1 h2б / д  H д n .(2.27)Рассчитывается значение теоретической скорости в относительном движении w2t.:4.w2t  2 hC*  h2  (u 22  uC2 )) .5.(2.28)Шаги 3-4 выполняются до достижения сходимости по скорости w2t . Итерации пошагам 3-4 выполняются программой в автоматическом режиме.6.Рассчитывается коэффициент диффузора K д . При его отличии от заданного нашаге 2 задаваемый коэффициент корректируется, итерации по шагам 3-4повторяются.

Программа содержит графический сигнализатор, указывающий нанеобходимость проведения итерации по коэффициенту диффузораK д , онсрабатывает при отличии заданного и полученного коэффициентов на 0,5%.7.Значение реальной скорости w2 вычисляется с учетом поправки φ:w2  w2t .(2.29)Процесс 2-2 – 3-3В процессе 2-2 – 3-3 рабочее тело замедляется в диффузоре, направляется в сборныйвыходной канал и покидает установку. В процессе сохраняет полная энтальпия, посколькуработа в диффузоре и выходном канале не совершается.h3*  h3 с32с2 h2*  h2  2 .22(2.30)Сечение 3-3Для эксплуатационных характеристик ЦбРТ существенной является температура навыходе из установки T3 .

Параметры в сечении 3-3 определяются следующим образом:661.Согласно выражению (2.30) рассчитывается полная энтальпия в сечении 3-3.Статическое давление задается согласно давлению выхода из ЦбРТ p3. Статическаяэнтальпия приравнивается к полной энтальпии. По статической энтальпии идавлению определяются остальные параметры сечения 3-3.2.Поопределеннымпараметрамсечения3-3изуравнениянеразрывностирассчитывается скорость рабочего тела на выходе из ЦбРТG   3 F3c3 z ,(2.31)где c3 z , м/с – расходная составляющая скорости в сечении 3-3.3.Корректируется значение статической энтальпии в сечении 3-3 по постоянномузначению полной энтальпии и рассчитанному на предыдущей итерации значениюскорости.h3 n1  h3* 1итер c32z 2 .n(2.32)Шаги 2-3 выполняются до достижения неизменных от итерации к итерации параметров всечении 3-3. Стоит заметить, что с помощью приведенных уравнений скорость на выходе ЦбРТможно оценить лишь примерно.

Поток, двигаясь по закону потенциального вихря на выходе изЦбРТ, может иметь модуль скорости, существенно отличный от значения расходнойсоставляющей скорости.2.3.3. Потери дискового тренияБольшой располагаемый перепад на ЦбРТ в силу специфики их применения диктуетнеобходимость работы с большими окружными скоростями для достижения приемлемыхзначений эффективности.

Широко известно, что потери дискового трения пропорциональныкубу окружной скорости [12, 19]. В этой связи, потери дискового трения будут существенныдля рассматриваемых турбин и им должно быть уделено особое внимание.В общем, потери дискового трения складываются из 2 составляющих:Потери трения на боковых поверхностях диска;Потери трения на профильной части.Потери трения на боковых поверхностях могут быть определены на основанииполуэмпирических зависимостей или экспериментально.

Характеристики

Список файлов диссертации