- •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.
70. Оптимальные планы скоростей в активно-реактивной одноступенчатой турбине при переменной степени реактивности. Управление отношением u/c.
Используя соотношения легко проанализировать изменение коэффициентов потерь энергии, а следовательно, и ηςτ при изменении у ст и ρст. Анализ целесообразно проводить не по параметру у*ст, а по величине uср/с1. Они связаны между собой простейшим соотношением
Н а рис. 4.17 приведена диаграмма изменения составляющих потерь энергии при изменении uср/с1 и ρст = const.
Г оризонтальная линия с ординатой 1,0 соответствует (в относительных единицах) располагаемому теплоперепаду. Величина ξСА как следует из (4.70), не зависит от uср/с1, и эти потери изображены в виде отрезка, отложенного вниз от линии с ординатой 1,0.
Зависимость ξρκ от uср/с1 при ρcr = const, как следует из (4.72), определяется изменением w2/c1. Для установления связи uср/с1 с величинами (w2/c1 и c2/c1)рассмотрим серию планов скоростей ступеней, имеющих одинаковые значения c1 и α1 при различных uср (рис. 4.18).
На рис. 4.18, изображен план скоростей, который соответствует малому значению uср/с1. Величина w1 в этом случае близка к c1. Поскольку значение w2 определяется по уравнению (4.75) то значение w2 велико. В этих случаях ξρκ имеет максимальное значение (см. рис. 4.17). По мере роста uср (см. рис. 4.18, б...г) w1 уменьшается. Соответственно снижается и w2 Наименьшее значение w2 (а следовательно, и наименьшее значение ξρκ) будет достигнуто в том случае, если вектор w 1 будет направлен по оси ступени (см. рис. 4.18, г), т.е. при .
Отложив вниз от ординаты 1,0 (см. рис. 4.17) отрезки, равные ξСА + ξРК получим кривую зависимости . Анализ её показывает, что ηs ст min имеет место при uср/с1 = 0, а значение ηs ст max соответствует uср/с1 = cos α1.
Зависимость ξвых = f(uср/с1), как следует из (4.73), определяется отношением (с2/с1). Из рисунка 4.18, а...г видно, что по мере роста uср/с1 скорость с2 вначале уменьшается, но потом, при больших uср/с1, снова начинает расти. Величина ξвых min достигается при такой форме треугольника скоростей, которая изображена на рис. 4.18, в, т.е. при осевом выходе из ступени. При uср = 0 работа на валу турбины тоже равна нулю, т.е. 1 = ξСА + ξРК + ξвых. Таким образом, кривая выходит из точки ηст = 0 при uср/с1 = 0 и достигает максимума при uср/с1, соответствующей примерно осевому выходу газового потока из ступени.
Рассмотрим планы скоростей ступени ОТ при небольшой степени реактивности . В этом случае скорости и мало отличаются друг от друга. Пусть план скоростей построен для случая ,т.е. суммарные потери минимальны и . Величина при малых значениях обычно составляет 0,45..0,5. В случае повышения степени реактивности при неизменном теплоперепаде в ступени становится больше , а . Поэтому для обеспечения , соответствующей наименьшей , значение должно быть значительно больше. Следовательно, увеличивается с ростом . Реализация этого фактора на практике требует увеличения окружной скорости и, следовательно, вырастает уровень напряжений, действующих в дисках и лопатках РК.
Применение ступеней с более высоким обусловлено, прежде всего их более высоким . Это объясняется тем, что при росте увеличивается степень конфузорности течения газа в решетке, что приводит к снижению потерь в каналах РК и росту . однако следует помнить что на практике с ростом возникают потери в радиальных зазорах, поэтому существенного увеличения обычно не наблюдается.