5. Профилирование лопаточных венцов рабочих колес
На заключительном этапе газодинамического проектирования ступени турбины выполня-ется построение профилей сечений лопаток рабочего колеса. Результаты выбора исходных данных представлены в таблице 1.
Значение шага t решетки в расчетном сечении:
,
где D Р - диаметр расчетного сечения;
z л РК = 94 - оптимальное число лопаток в венце РК.
Таблица 1 - Исходные данные для профилирования лопаток РК
-
Исходный пара метр
Размерность
контрольные сечения
D вт
D ср
D п
D
м
0,97057
1,078045
1,18557
t
мм
33,489
37,1984
40,90867
β1
град.
34,44
40,92
51,35
β2
град.
29,52
26,12
23,08
λw2 S
-
0,8192
0,854
0,892
Определение геометрических характеристик профилей и решетки в контрольных сечениях
1. Относительный шаг решетки:
;
;
.
2. Хорда профиля:
;
;
.
3. Относительный радиус скругления выходной кромки:
,
Условие динамичности прочности выполняется.
4 . Радиус скругления входной кромки:
,
5. Максимальная толщина профиля:
,
;
;
6. Конструктивный угол входной кромки:
;
;
.
7. При проектировании профиля угол выходной кромки β2л в первом приближении принимают равным β2эф :
;
;
;
;
;
;
;
;
.
8. Угол отгиба выходной кромки:
9. Определяется угол установки профиля
в
контрольном сечении решетки.
По найденному значению γ и известной величине b определяется ширина решетки S,
Таким образом:
;
;
.
Для плавного сопряжения изменим незначительно угол установки γ, таким образом, получим:
;
;
10. Удаление
максимальной
толщины сm
от входной кромки:
11. Определяются величины углов заострения входной ω1 и ω2 выходной кромок:
на входе в ступень -
;
на выходе из ступени -
.
Для правильного построения решетки профилей необходимо, чтобы в каждом контрольном сечении соблюдалось условие:
выполняется
Данные графического построения внешнего обвода профиля лопатки для втулочного, периферийного и среднего сечения представлены в таблице 2.
Изображения всех контрольных сечений лопаток показаны на рисунках в приложении Д.
Таблица 2 - Данные графического построения внешнего обвода профиля лопатки
|
Исходный параметр |
Размерность |
Dвт. |
Dср. |
Dпер. |
|
b |
мм |
54,453 |
53,14 |
47,558 |
|
r2 |
мм |
1,607 |
1,4879 |
1,39 |
|
r1 |
мм |
2,6137 |
2,1256 |
1,6169 |
|
c m |
мм |
11,87 |
6,3768 |
3,17 |
|
β1 л |
град |
40 |
40,9 |
47 |
|
β2 л |
град |
28.22 |
25,22 |
22,38 |
|
а Г |
мм |
15,8347 |
15,85 |
15,5729 |
|
δ л |
град |
15 |
20 |
25 |
|
γ |
град |
65,38 |
62,56 |
57,86 |
|
S |
мм |
49,503 |
47,1654 |
40,27 |
|
xc |
мм |
19.058 |
15,942 |
11,889 |
|
ω1 |
град |
15 |
11 |
7 |
|
ω2 |
град |
8 |
7 |
5 |
Графическое построение формы профиля РК последней ступени для трех сечений выполнено на форматах А4 в масштабе М 2,5:1 и представлено в приложение .
Заключение
В данной курсовой работе произведен термогазодинамический расчет ТРДД, проектный расчет проточной части двигателя, прототипом которого является двигатель “НК-86 ”. В процессе расчета были определены и согласованы диаметры и проходные сечения компрессора и турбины ВД, необходимые частоты вращения. Рассчитано и построено меридиональное сечение проточной части турбины ВД, построены треугольники скоростей на трех сечениях, выполнено профилирование лопатки рабочего колеса. Полученные данные являются исходными для последующего проектирования компрессора ГТД и могут быть уточнены в процессе их детального расчета.
Для дальнейшего расчета двигателя необходимые параметры двигателя представлены в таблице 3.
Таблица 3 - Параметры проектирования первой ступени турбины высокого давления.
|
Наименование параметра |
Обозначение |
Значение |
|
расход через внутренний контур |
G в I |
132,11 кг/с |
|
частота вращения каскада ВД |
n ТВД |
6466,32 об/мин |
|
полная температура газа перед турбиной |
Т*Г |
1172 К |
|
статическая температура газа перед турбиной |
ТГ |
К |
|
полное давление перед турбиной |
P*Г |
1235,6242 кПа |
|
статическое давление перед турбиной |
PГ |
кПа |
Список использованных источников
1. Григорьев В.А. Проектный термогазодинамический расчет авиационных ГТД гражданского назначения. Учебное пособие. - Самара: СГАУ, 2001.-168с.
2. Справочник ЦИАМ 1975г.
3. СТП СГАУ 6.1.4-97 Стандарт предприятия. Методические указания. - Самара: СГАУ, 1997-17с.
4. Тихонов Н.Т., Мусаткин Н.Ф., Кузьмичев В.С. Газодинамическое проектирование компрессора ТРДД с элементами термогазодинамического расчета двигателя. Учебное пособие. - Самара: СГАУ, 1997. -52с.
5. Тихонов Н.Т., Мусаткин Н.Ф., Матвеев В.Н., Нечитайло А.А. Газодинамическое проектиро-вание осевых турбин ГТД. Учебное пособие. - Самара: СГАУ, 2000.-91с.
Приложение
|
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ К РАСЧЕТУ ДВУХВАЛЬНОГО ТРДДФ СО СМЕШЕНИЕМ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ПАРАМЕТРЫ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА |
|
|
|
|
1. ЧИСЛО МАХА |
M = |
0,000 |
|
|
2. ВЫСОТА ПОЛЕТА |
Н = |
0,000 |
м |
|
3. ОТКЛОНЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ОТ МСА |
DT = |
0,000 |
|
|
4. ОТКЛОНЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ ОТ МСА |
DP = |
0,000 |
|
|
5. РАСХОД ВОЗДУХА ЧЕРЕЗ ДВИГАТЕЛЬ |
Gв = |
288,000 |
кг/с |
|
6. ТЕМПЕРАТУРА ГАЗА НА ВХОДЕ В ТУРБИНУ |
ТГ* = |
1172,000 |
К |
|
7. СТЕПЕНЬ ДВУХКОНТУРНОСТИ |
m = |
1,180 |
|
|
8. СТЕПЕНЬ ПОВЫШЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ В ВЕНТИЛЯТОРЕ |
ПИ (В) = |
2,030 |
|
|
9. СТЕПЕНЬ ПОВЫШЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ В КОМПРЕССОРЕ НД |
ПИ (КНД) = |
3,146 |
|
|
10. СТЕПЕНЬ ПОВЫШЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ В КОМПРЕССОРЕ ВД |
ПИ (КВД) = |
4,100 |
|
|
11. СУММАРНАЯ СТЕПЕНЬ ПОВЫШЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ |
ПИК (СУМ) = |
12,900 |
|
|
12. ТЕМПЕРАТУРА ФОРСАЖА |
Т(Ф) = |
0,000 |
К |
|
13. МЕСТО РАСПОЛОЖЕНИЯ ФОРСАЖНОЙ КАМЕРЫ СГОРАНИЯ |
МРФК = |
1 ,000 |
|
|
14. ТЯГА ДВИГАТЕЛЯ |
Р∑ = |
130,000 |
кН |
|
15. УДЕЛЬНАЯ ТЯГА |
Руд = |
0,442 |
|
|
16. УДЕЛЬНЫЙ РАСХОД ТОПЛИВА |
Суд = |
54,019 |
|
|
17. КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛНОТЫ СГОРАНИЯ ТОПЛИВА (задаемся) |
η Г = |
0,995 |
|
|
КОЭФФИЦИЕНТЫ СОВЕРШЕНСТВА |
|
|
|
|
1. КОЭФ. ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПОЛНОГО ДАВЛЕНИЯ НА ВХОДЕ |
SIGMA(ВХ) = |
1,000 |
|
|
2. К.П.Д. ВЕНТИЛЯТОРА |
КПД (ВЕНТ) = |
0,846 |
|
|
3. К.П.Д. КОМПРЕССОРА НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ |
КПД (КНД) = |
0,865 |
|
|
4. К.П.Д. КОМПРЕССОРА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ |
КПД (КВД) = |
0,874 |
|
|
5. КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛНОТЫ СГОРАНИЯ |
КПД (КС) = |
0,990 |
|
|
6. КОЭФ. ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПОЛНОГО ДАВЛЕНИЯ В К.С. |
SIGMA (КС) = |
0,945 |
|
|
7. К.П.Д. ТУРБИНЫ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ |
КПД(ТВД) = |
0,930 |
|
|
8. МЕХАНИЧЕСКИЙ К.П.Д. ТУРБИНЫ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ |
КПДМ(ТВД) = |
0,995 |
|
|
9. КОЭФ. ОТБОРА ВОЗДУХА НА ОХЛ. ТУРБИНЫ ВД |
V(ОХЛ.ТВД) = |
0,985 |
|
|
10. К.П.Д. ТУРБИНЫ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ |
КПД(ТНД) = |
0,929 |
|
|
11. МЕХАНИЧЕСКИЙ К.П.Д. ТУРБИНЫ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ |
КПДМ(ТНД) = |
1,000 |
|
|
12. КОЭФ. ОТБОРА ВОЗДУХА НА ОХЛ. ТУРБИНЫ Н.Д. |
V(ОХЛ.ТНД) = |
1,000 |
|
|
13. ПРИВЕДЕННАЯ СКОРОСТЬ НА ВХОДЕ В КАМЕРУ СМЕШЕНИЯ |
LAMDA 1 = |
0,400 |
|
|
14. КОЭФ. ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПОЛНОГО ДАВЛ. ЗА ТУРБИНОЙ |
SIGMA 1 = |
0,990 |
|
|
15. КОЭФ. ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПОЛНОГО ДАВЛ. НАРУЖ. КОНТУРА |
SIGMA 2 = |
0,970 |
|
|
16. КОЭФ. ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПОЛН.ДАВЛЕНИЯ В ФК(И К.СМ) |
SIGMA Г = |
0,990 |
|
|
17. ПРИВЕД. СКОРОСТЬ НА ВХОДЕ В ФОРСАЖНУЮ КАМЕРУ |
LAMDA ФК = |
0,180 |
|
|
18. КОЭФ. ПОЛНОТЫ СГОРАНИЯ В ФОРСАЖНОЙ КАМЕРЕ |
КПД (ФК) = |
1,000 |
|
|
19. КОЭФ. СКОРОСТИ СОПЛА ВНУТРЕННЕГО КОНТУРА |
F1 СОПЛА 1 = |
0,980 |
|