- •36. Классификация турбомашин по направлению передачи энергии, по преимущественному направлению потока. Преимущества и недостатки различных типов турбомашин.
- •37. Классификация осевых турбомашин по форме меридионального сечения проточной части, преимущества и недостатки различных схем проточной части.
- •39. Классификация турбомашин по скорости обтекания профилей (истечения из межлопаточных каналов). Краткая характеристика указанных видов турбомашин.
- •40. Классификация турбомашин по числу валов. Обоснование необходимости применения многовальных турбомашин.
- •41. Основные показатели работы и параметры турбомашин. Требования, предъявляемые к компрессорам и турбинам.
- •42. Основные геометрические параметры проточной части, ограничения и перспективы развития параметров проточных частей.
- •43. Геометрические параметры профиля, краткий анализ и характерные значения.
- •44. Геометрические параметры решетки профилей и лопаток. Краткий анализ.
- •47. Активный и реактивный принцип работы ступени турбомашины. Кинематическая степень реактивности. Термодинамическая степень реактивности.
- •48. Распределение параметров потока по длине ступени в активных и реактивных ступенях.
- •49. Основы расчета ступени турбомашин с использованием степени реактивности. Входная и выходная закрутка потока.
- •50. Анализ влияния кинематической степени реактивности на планы скоростей ступени осевого компрессора.
- •51. Анализ влияния кинематической степени реактивности на планы скоростей ступени осевой турбины.
- •5 2. Атакоустойчивость профиля и решетки профилей компрессоров и турбин. Характеристика компрессора по потерям (кпд). Факторы, определяющие атакоустойчивость.
- •54. Особенности характеристик центробежных компрессоров с различной формой лопаток.
- •55. Обобщенные и универсальные характеристики компрессора. Приведение параметров компрессора к стандартным атмосферным условиям. Возможные погрешности формул приведения.
- •56. Газодинамические основы рассогласования работы первых и последних ступеней компрессора (ступени и сети) на нерасчетных режимах работы.
- •59. Вращающийся срыв в компрессорах, надроторные устройства.
- •60. Изменение расхода воздуха через компрессор по частоте вращения. Регулирование компрессора с помощью перепуска воздуха.
- •61. Регулирование компрессора с помощью поворотных направляющих аппаратов.
- •62. Регулирование компрессора, 2-х и более вальная схема компрессора, изменение скольжения роторов при изменении частоты вращения.
- •63. Короткие, средние и длинные лопатки. Профилирование длинных лопаток по высоте, законы профилирования. Основные положения и уравнения для расчета планов скоростей по высоте.
- •64. Профилирование по закону постоянной циркуляции и закону постоянного угла выхода из соплового аппарата, сравнение с законом постоянной реактивности.
- •65. Профилирование по закону постоянной реактивности (твердого тела), сравнение с законом постоянной циркуляции.
- •66. Общая номенклатура потерь в решетках турбомашин, краткая характеристика видов потерь и их зависимость от основных режимных и геометрических параметров.
- •67. Дополнительные потери в турбомашинах: от нестационарности, в зазорах, на трение о диски, на охлаждение, с выходной скоростью.
- •68. Кпд турбомашин: адиабатный по параметрам торможения, адиабатный по статическим параметрам за турбиной/ступенью (мощностной), политропный.
- •69. Зависимость адиабатного и мощностного кпд от отношения u/c.
- •70. Оптимальные планы скоростей в активно-реактивной одноступенчатой турбине при переменной степени реактивности. Управление отношением u/c.
- •71. Распределение работы, кпд, осевой скорости и степени реактивности по ступеням многоступенчатых компрессоров.
- •73. Предел реализуемой в ступени турбины и отдельных лопаточных решетках работы (см. Вопрос 32). Влияние предела расширительной способности косого среза и запирания каналов по расходу.
- •74. Многоступенчатые турбины, турбины со ступенями скорости и ступеням и давления.
63. Короткие, средние и длинные лопатки. Профилирование длинных лопаток по высоте, законы профилирования. Основные положения и уравнения для расчета планов скоростей по высоте.
На длинных лопатках быстрее достигается выход на СЗ и большие работы. Но при этом получается низкий КПД ступени и малые работы на втулочном диаметре, где требуется наибольшая закрутка потока и изгиб профиля.
При коротких лопатках низкий КПД ступени получается из-за возросшей доли концевых потерь.
В компрессоре с ростом ( ) высота лопаток уменьшается, в турбине растет.
От втулочного к периферийному диаметру окружная скорость потока растет: , абсолютная скорость потока падает (при закрутке потока), т.к. давление под действием центробежных сил растет, а по уравнению Бернулли рост давления сопровождается уменьшением скорости.
Давление и окружная скорость связаны уравнением радиального равновесия:
Давление и абсолютная скорость связаны уравнением Бернулли:
Законы профилирования выбираются в зависимости от характера изменения окружной скорости по радиусу. Они рассматриваются при допущении об отсутствии радиальных составляющих скорости воздуха и о постоянстве потерь вдоль радиуса, а также условии, что энергия, сообщаемая воздуху в рабочем колесе, остается неизменной вдоль радиуса ( ).
Различают закон постоянной циркуляции ( ), закон постоянной реактивности ( ) и закон твердого тела ( ).
64. Профилирование по закону постоянной циркуляции и закону постоянного угла выхода из соплового аппарата, сравнение с законом постоянной реактивности.
Закон постоянной циркуляции.
В общем случае циркуляция скорости вдоль окружности равна:
При законе изменения получается . Перед и за РК окружные составляющие скорости изменяются обратно пропорционально радиусу, осевые составляющие скорости вдоль радиуса неизменны, степень реактивности ступени повышается (т.к. растет получаемое давление).
Величина удельной работы постоянна по всему радиусу:
Треугольники скоростей на разных радиусах:
Изменение параметров потока по радиусу:
Закон постоянства циркуляции позволяет получить наилучший КПД при прочих равных по сравнению с другими законами профилирования, т.к. при принятых допущениях течение потенциальное, безвихревое, внутреннее трение в потоке не проявляется. Реальный поток близок к теоретическому.
Закон затруднительно применять на первых ступенях компрессора, где полная температура, а значит и местная скорость звука минимальна, а на периферийном сечении относительная скорость потока достигает максимального значения. В основном применяют для средних и последних ступеней компрессора.
К другим недостаткам относится технологическая сложность изготовления лопаток с большой закруткой пера; повышенным утечкам в радиальном зазоре из-за наибольшей скорости потока на периферии.
Закон постоянного угла выхода потока
В турбинных решетках применяют профилирование по закону постоянного угла выхода потока из СА . Главное преимущество – технологичность изготовления и возможность выполнения полых охлаждаемых лопаток с ребрами жесткости. Недостатки: на длинных лопатках возникает опасность появления отрицательных значений степени реактивности на втулке и повышенных на периферии, что приводит к повышенным потерям в радиальном зазоре и ранним отрывам потока во втулочном сечении.
Сравнение с законом постоянной реактивности
Сплошная линия – закон постоянной реактивности
Пунктир – закон постоянной циркуляции