1.3.3. Примеры выбора профилей и формирования сопловых и рабочих решёток по «Атласу».

Пример №1. Задано: угол входа потока - α₀=90⁰, угол выхода потока - α₁=14.3⁰, высота сопловой лопатки - l₁=28.2 мм, хорда сопловой лопатки b₁=60.0 мм, теоретическая скорость истечения из сопловой решётки – c_1t=280 м/с, температура (теоретическая) пара за решёткой – t₁=300⁰C, показатель изоэнтропы рабочего тела – к=1.3, газовая постоянная R=462.5 Дж/кг∙К.

Определить:

- подобрать профиль из «Атласа»;

- установить профили в решётку профилей (определить угол установки α_у и относительный шаг t_1отн=t₁/b₁);

- определить по графикам «Атласа» величину коэффициентов потерь: ζ_пр , ζ_конц, ζ_сум и коэффициент скорости φ=с₁/с_1t=.

Решение:

1. Определим, к какой группе относится данная сопловая решётка по скорости истечения пара из неё: группе А, Б или В.

Для этого подсчитаем значения числа Маха:

М_с1t=c_1t/a_1t=c_1t/=280/=0.477

Полученное значение числа М_с1t<0.8-0.9, что даёт основание для выбора в «Атласе» соплового профиля группы «А» и предположения, что действительный угол выхода потока из решётки близок к эффективному углу (α₁≈ α_1эф). Профиль будем выбирать по значению α_1эф=14.3⁰. В таблице профилей (лист9) находим профиль С-9015А, который рассчитан на номинальное значение α_1эф=15.⁰, ближайшее к заданному в задаче α_1эф=14.3⁰.

Итак, выбран профиль С-9015А.

2. «Соберём» решётку из профилей С-9015А – определим шаг t_1отн=t₁/b₁ и угол установки α_у.

Открываем лист «Атласа» 16-С-9015А-хар1 и находим зависимость коэффициента профильных (=l/b=∞) потерь от относительного шага .

_опт

По минимуму коэффициента потерь для кривой М_1t=0.5 (число Маха, близкое к значению для нашей задачи) находим значение _опт=0.760.

Для определения угла установки α_у профиля в решётке открываем лист 15-С-9015-коор. В «Атласе» и по формуле:

=-16.0∙(_опт -0.75)+23.1=14.3-16.0∙(0.76-0.75)+23.1=35.8⁰

Этот угол установки обеспечит в решётке заданное значение α_1эф=14.3⁰.

3. Определение коэффициентов потерь.

Профильные потери. Выбираем лист 16-С-9015А-хар1 в «Атласе) и по зависимости ζ=f(M_1t) (для =l/b=∞) определяем при M_1t=0.477 величину ζ_пр=2.1∙10^-2=0.021. Заметим, что зависимость ζ=f(M_1t) получена опытным путём при значениях параметров α₀=90⁰; α_у=38⁰, _опт=0.75 и =l/b=∞, близких к определённым в нашей задаче.

Суммарные потери. Коэффициент суммарных потерь зависит от относительной высоты профиля =l/b. Для нашей задачи =l/b =28.2/60=0.47 По значению 1/=2.13 определяем величину ζ_сум= 6.3∙10^-2=0.063 из зависимости ζ=f(1/) на листе 16-С-9015А-хар1 «Атласа» (по кривой α₀=90⁰). Отметим, что и другие условия экспериментального исследования решётки С-9015А, приведённые на этом графике , близки к значениям данной задачи.

Концевые потери. Концевые потери определим из соотношения:

ζ_кон = ζ_сум + ζ_проф=0.063-0.021=0.042

Коэффициент скорости φ. Коэффициент скорости φ=с₁/с_1t==0.979.

Задача решена.

Пример №2. Задано: угол входа потока - β₁=33.5⁰, угол выхода потока - β₂=20.3⁰, высота рабочей лопатки - l₂=40.5 мм, хорда рабочей лопатки b₂=40.0 мм, теоретическая скорость истечения из рабочей решётки – w_2t=270 м/с, температура (теоретическая) пара за решёткой – t_2t=205⁰C, показатель изоэнтропы рабочего тела – к=1.3, газовая постоянная R=462.5 Дж/кг∙К.

Определить:

- подобрать профиль из «Атласа»;

- установить профили в решётку профилей (определить угол установки α_у и относительный шаг =t₂/b₂);

- определить по графикам «Атласа» величину коэффициентов потерь: ζ_пр , ζ_конц, ζ_сум и коэффициент скорости ψ=w₂/w_2t=.