МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ХЕРСОНСЬКА ДЕРЖАВНА МОРСЬКА АКАДЕМІЯ

ФАКУЛЬТЕТ СУДОВОЇ ЕНЕРГЕТИКИ

Кафедра експлуатації суднових енергетичних установок та загально інженерної підготовки

Шифр № ______________ Реєстр № ______________

МЕТОДИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ ДО ВИКОНАННЯ ПРАКТИЧНИХ РОБІТ З ДИСЦИПЛІНИ

«СУДНОВІ ТУРБІННІ УСТАНОВКИ »

підготовка бакалаврів

галузь знань 0701 «Транспорт і транспортна інфраструктура»

напрям підготовки: 6.070104 «Морський та річковий транспорт»

професійне спрямування:«Експлуатація суднових енергетичних установок»

курс: III /IVз

форма навчання: денна / заочна

ХЕРСОН 2014

Методичні рекомендації укладено відповідно освітньо професійної програми підготовки бакалавра за професійним спрямуванням «Експлуатація суднових енергетичних установок» доцентом кафедри «Експлуатації суднових енергетичних установок та загально інженерної підготовки» Агєєвим М.С.

Методичні рекомендації розглянуто і ухвалено на засіданні кафедри

ЕСЕУ та ЗП

« » 2014 р. протокол №_______

Завідувач навчально-методичного відділу ____________ В.В.Черненко

Завідувач кафедри експлуатації

суднових енергетичних установок та

загально інженерної підготовки, професор ____________ А.В.Букетов

ЗМІСТ

ВСТУП . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

Практична робота №1 Розрахунок параметрів та вибір турбокомпресора . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	5
Практична робота №2 Розрахунок відцентрового турбокомпресора. .	10
Практична робота №3 Визначення геометричних розмерів дифузорів . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	20
Практична робота №4 Розрахунок турбіни. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	26
Практична робота №5 Розрахунок міцності робочих лопаток . . . . . . . .	38
Практична робота №6 Розрахунок коливань робочих лопаток. . . . . . .	41
Практична робота №7 Розрахунок парової активної двохвенцевої регулюючої ступені. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	43
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .57

ВСТУП

Розвиток науки і техніки, постійне удосконалення технічного рівня морського і річкового флотів вимагають високоякісної підготовки фахівців з експлуатації суднових енергетичних установок з урахуванням вимог Міжнародної конвенції ПДНВ-78 з поправками на рівні експлуатації і рекомендацій IMO-модели підготовки вахтового механіка. Першочергові завдання морського транспорту пов'язані з підвищенням безпеки мореплавання, зниженням витрат на експлуатацію судна, максимальною економією палива і масла шляхом вдосконалення експлуатаційних характеристик пропульсивного комплексу, використання менш дорогих і дефіцитних палив. Це викликає необхідність використання на судах всіх видів транспортних двигунів як головних і допоміжних. У зв'язку з цим судновий механік зобов'язаний добре знати пристрій і принцип дії турбомашин, їх енергетичний зв'язок і режимну взаємозалежність від інших елементів енергетичної установки, чітко визначати фізичні процеси, які мають місце в установках.

У зв'язку з цим в освітньо-професійній програмі (ОПП) підготовки бакалавра напряму 6.070104 «Морський і річковий транспорт», спеціальності «Експлуатація суднових енергетичних установок» передбачена дисципліна «Суднові турбінні установки» об'ємом 108 годин, з формою контролю - іспит. Об'єм практичних занять – 20 годин.

Практична робота №1 розрахунок параметрів та вибір турбокомпресора

Вибір і розрахунок параметрів турбокомпресора проводиться для розрахункового режиму. Цей режим відповідає розрахунковому режиму двигуна у складі енергетичної або транспортної установки і як правило відповідає режиму номінальної потужності N_e.

Початковою інформацією для розрахунку турбокомпресора є розрахунок повітря G_в кг/с, необхідний тиск наддуву P_k, МПа, температура газів перед турбіною , К.,(табл1.1.).

Таблиця 1.1 – Варіанти завдань

Порядковий номер прізвища у журналі групи				1		2		3		4		5		6
Ефективна потужність , кВт				150		200		250		300		350		400
Питома ефективна витрата палива , г/(кВт×год.)				210		205		225		204		215		208
Тиск наддуву , МПа				0,2		0,22		0,18		0,25		0,23		0,27
Коефіцієнт надлишку повітря, α				2,1		2,2		1,95		2,2		2,1		2,2
7	8	9	10		11		12		13		14		15		16
450	500	550	600		650		700		750		800		850		900
214	208	215	208		210		210		200		217		197		195
0,21	0,26	0,32	0,24		0,3		0,28		0,3		0,25		0,32		0,35
2	2,1	2	2,2		2,1		2		2,1		2		2,2		2,3
17	18	19	20		21		22		23		24		25		26
420	520	580	150		220		240		320		350		640		680
210	205	225	204		215		208		200		217		197		195
0,21	0,26	0,32	0,24		0,2		0,22		0,18		0,25		0,23		0,27
2,1	2,2	1,95	2,2		2,1		2,2		2,1		2		2,2		2,3

Примітки:

1. Коефіцієнт продування φ приймається рівним 1,05 ÷ 1,1. Інші коефіцієнти і геометричні співвідношення приймаються за методичними вказівками.

2. У всіх варіантах виконувати розрахунок компресора з лопатковим дифузором.

Витрата повітря через компресор

Витрата повітря через компресор розраховується за наступною формулою:

де - теоретично необхідна кількість повітря для згорання 1 кг палива =14,3 кг повітря/кг палива;

- ефективна потужність, кВт;

- питома ефективна витрата палива, г/(кВт×год.);

- коефіцієнт надлишку повітря;

φ - коефіцієнт продування.

Об'ємна витрата повітря через компресор

де R – газова стала повітря, R = 0,287 кДж/(кг× К);

T- температура повітря після компресора, К.

Температура газу перед турбіною вибирається з діапазону

Коефіцієнт молекулярної зміни випускних газів з урахуванням коефіцієнта продування

, (кг/кмоль)

де - кількість продуктів згорання при ; кмоль/кг;

- теоретично необхідна кількість повітря для згорання 1кг палива; = 0,495 кмоль/кг.

Молекулярна маса газу перед турбіною

, (кг/кмоль)

де - молекулярна маса повітря, = 28,96 кг/кмоль.

Газова стала випускних газів перед турбіною

,

де = 8,314 кДж/кг – універсальна газова стала

Показник адіабати випускних газів

Ступінь підвищенню тиску

Витрата газу через турбіну

Якщо тепловий розрахунок хунок не проводився, то , а показник адіабати випускних газів . Для розрахунку турбіни необхідно задати ККД турбіни .

Маючи початкову інформацію: витрата повітря через компресор і ступінь підвищення тиску вибирається турбокомпресор по полях продуктивності (рис. 1). Робиться ескіз проточної частини компресора.

Потім проводиться розрахунок основних параметрів компресора. Проте для проведення розрахунку необхідно заздалегідь задати ККД компресора і напірний ККД .

В результаті розрахунку компресора визначається його дійсний ККД, коефіцієнт натиску і ступінь підвищення тиску . Ці дані не винні відрізняться від прийнятих більш ніж на 5%.

Отримані результати використовуються при розрахунку турбіни. Приймається частота обертання валу турбіни n = n = n .

Рисунок 1 - Поля продуктивності турбокомпресорів

типу ТК (а) і ТКР (б)