Газодинамический расчет турбины

При газодинамическом расчете турбины исходными данными являются результаты предыдущих расчетов (теплового расчета двигателя и компрессора). [c.329]

Из газодинамического расчета турбины известны следующие параметры газа [c.284]

На стадии прочностного расчета обороты ротора и их изменение по режимам обычно известны, поэтому можно достаточно точно рассчитать нагрузки от центробежных сил. Средние (расчетные) для данного режима газовые нагрузки также можно определить по данным газодинамического расчета турбины. Однако пока не представляется возможным надежно рассчитать переменные составляющие газовых нагрузок. Поэтому при проектировании лопаток приходится ограничиваться определением напряжений от расчетных газовых нагрузок, а переменные вибрационные напряжения определять экспериментально (тензометрированием) после изготовления опытных образцов изделия. Температурное поле лопатки и его изменение по режимам можно предварительно приближенно рассчитать [8]. Это позволяет определять температурные напряжения. [c.294]

Реактивные дозвуковые лопатки турбин. Их можно профилировать методом, аналогичным профилированию лопаток сопловой решетки посредством изгиба аэродинамических профилей, рассмотренных ранее (см. рис. 14.54). При этом угол атаки APi=0 —( —8°), угол изгиба 0= 180°—(Pi + P2n)> угол установки лопатки v = 90° —[Р2л+(0,3-1-0,4)0]. У длинных лопаток соплового аппарата и рабочего колеса профилирование ведется по нескольким сечениям лопаток, обычно по наружному среднему D p и внутреннему 1>внут диаметрам. Причем все необходимые параметры по среднему диаметру определяются при газодинамическом расчете турбины. Профилирование проводится в зависимости от принятого закона закрутки лопаток. При использовании метода закрутки по закону постоянства [c.236]

ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТУРБИНЫ [c.86]

Внутренний термодинамический к. п. д. не безупречен с точки зрения газодинамических качеств турбины он будет тем выше, чем больше количество отбираемого пара. Это объясняется тем, что пар всех отборов не должен дальше расширяться в турбине при наличии в ней потерь. Следовательно, он входит в расчет без потерь, так как потери, связанные с дальнейшим использованием тепла, происходят вне турбины. Ясно, что газодинамические качества турбины не становятся лучше при наличии отборов. [c.101]

Мы уделили значительное внимание получению газодинамических характеристик турбинных решеток расчетным путем, показав наиболее обоснованные и надежные расчетные методы. Из-за сложности расчетов, а иногда и невозможности довести их до конца при изучении движения потока сжимаемой жидкости через каналы профильной турбинной решетки не удавалось получить расчетные формулы, целиком базируясь на уравнениях движения вязкой жидкости. Всюду приходилось искать обходные пути, используя в значительной степени экспериментальные данные. Указанное обстоятельство приводило к необходимости дальнейшей работы в двух направлениях [c.252]

В первую группу можно включить следующие методические и физические задачи а) создание методов подготовки рабочего тела б) разработка способов организации двухфазного потока (на входе в исследуемый элемент, в пределах элемента и на выходе из него) в) создание соответствующих измерительных систем, позволяющих измерить все необходимые параметры двухфазного потока с достаточной степенью точности г) изолированное изучение отдельных физических явлений, наблюдаемых в потоках двухфазных сред д) исследование эффектов совместного протекания различных физических процессов, взаимосвязи последних е) определение опытных коэффициентов, получение эмпирических п полуэмпирических соотношений и т. п., предназначенных, в частности, для теплового и газодинамического расчетов проточных частей турбин. [c.385]

В учебнике излагается теория основных типов компрессоров и газовых турбин, применяемых в авиационных ГТД. Учебник предназначен для вузов гражданской авиации при подготовке специалистов по эксплуатации самолетов и двигателей, поэтому в нем основное внимание уделено рассмотрению физической сущности процессов и явлений, протекающих в компрессорах и турбинах, их эксплуатационных характеристик. Методы газодинамических расчетов компрессоров и турбин рассматриваются в специальных учебных пособиях. Поэтому здесь излагаются только основы этих расчетов. [c.3]

Статистические данные по потерям в охлаждаемых турбинах показывают, что КПД турбины за счет дополнительных затрат энергии на охлаждение может уменьшиться на 1,5. .. 3% и более в зависимости от величины Это приводит к необходимости при газодинамическом расчете ГТД задаваться меньшим значением 11Т.0ХЛ по сравнению с достигнутым уровнем КПД неохлаждаемых турбин Tf] . [c.197]

В книге изложены методы выбора и расчета параметров проточной части газовых турбин, профилирования сопловых и рабочих лопаток. Приведен газодинамический расчет ступеней турбины. Даны способы расчета охлаждаемых лопаток и гидравлических потерь в них. [c.219]

Технико-экономические показатели дизелей с наддувом в большой степени зависят от выбора геометрических и конструктивных параметров элементов проточной части турбокомпрессоров. Определение геометрических размеров элементов турбины и компрессора и их параметров, обеспечивающих требуемую производительность и напор при заданной эффективности, и является целью проведения газодинамического расчета. [c.321]

Газодинамические характеристики решеток необходимы для теплового расчета турбинных ступеней. Их значения можно определять теоретически, но чаще находят экспериментально. К основным газодинамическим характеристикам относят коэффициент потерь энергии, коэффициент расхода и угол выхода потока из решетки. [c.67]

Поэтому при проектировании газовой турбины применяются совершенные методы газодинамического расчета пространственного потока, позволяющие выбрать оптимальные формы и минимизировать аэродинамические потери в элементах проточной части — сопловых и рабочих решетках, входных и выходных патрубках. [c.398]

С точки зрения технической эффективности очень выгодна высокая удельная работа турбомашин, которые, как и следовало ожидать, оказались более компактными и малошумными в работе, чем их предшественники. В связи с этим очень важно расширять и совершенствовать методы газодинамического расчета течений. Необходимость в увеличении нагрузки лопаток в равной степени относится как к паровым и газовым турбинам стационарных силовых установок, так и к авиационным газовым турбинам. Такие же тенденции наблюдаются в области разработки вентиляторов и компрессоров. Так или иначе, дальнейший прогресс в этой области немыслим без непрерывного расширения и углубления знаний физических процессов течения в решетках. [c.9]

Турбомашины, и особенно компрессоры, обеспечивают номинальные параметры практически лишь в одной расчетной точке. В турбинах в связи с конфузорным течением потока в каналах к. п. д. достаточно устойчив и оказывается возможным составить, хотя и приближенную, аналитическую связь между расходом и параметрами рабочего тела. В компрессорах диффузор-ный характер течения обусловливает значительно большую нестабильность всех характеристик. Более того, в определенной области нагрузок работа компрессора становится неустойчивой—возникает так называемый помпаж — колебания давления и скорости потока, запирание компрессора и выброс воздуха во всасывающий патрубок. Поле характеристик компрессора обычно представляется в виде универсальной диаграммы (рис. 219), получаемой экспериментальным путем. Термодинамический и газодинамический расчеты двигателя увязывают между собой номинальные параметры турбомашин, что на характеристике изображается точкой Л. Несколько сложнее определение и изображение переменных режимов и переходных процессов. [c.367]

Для сконструированной таким способом проточной части остается лишь подобрать лопаточный аппарат ступеней, чтобы обеспечить принятые при расчете пропускной способности коэффициенты полезного действия. Это — второй этап тепловых расчетов, который обычно выполняется в соответствии с газодинамическими основами теории турбин. [c.77]

Теория решетки дает представление о потерях течения, раскрывает главные, влияющие на величину потери, факторы и зависимость от них величины потери, позволяет найти метод расчета потерь течения на базе теории пограничного слоя и на основе расчетов построить газодинамическую характеристику решетки. Однако надо показать, что в настоящее время предпочитают получать такие характеристики экспериментально, путем воздушной продувки плоских решеток в газодинамической лаборатории. Надо показать, как из большого числа испытанных в лаборатории турбинных профильных решеток заводы отбирают унифицированные профили и из последних отбирают профили, вошедшие в государственные стандарты. [c.160]

Изложенное в 28—31 позволяет рассчитать потери течения в прямых плоских решетках турбинных профилей, характеристики которых обычно получают экспериментально путем воздушной продувки на газодинамических стендах. Такие расчеты неоднократно выполнялись и выполняются теперь. Это полезно, во-первых, для того, чтобы не испытывать каждую новую решетку в лаборатории и тем самым сохранять материальные средства, труд и время. Спроектировав решетку, можно сравнительно простыми расчетами получить ее газодинамические характеристики. По расчетным характеристикам можно сравнить данную решетку с другими, достаточно испытанными, и видеть ее относительные качества. Вариантов проекта решеток можно сделать несколько, выбрав из них наиболее подходяш,ий к требованиям. Затем выбранную решетку подвергнуть лабораторным исследованиям в целях получения более надежных ее характеристик. Во-вторых, если решетка выбрана из числа известных и испытанных, то при специфических условиях проекта турбоагрегата всегда целесообразно посмотреть, как она будет работать в этих условиях. С уверенностью можно сказать, что условия эксперимента, при помощи которого были получены экспериментальные характеристики выбранной решетки, могут и будут заметно отличаться от условий проекта. [c.252]

Рассмотрены научно-теоретические методы исследования течений газа в решетках турбин и компрессоров, результаты исследований решеток в широком диапазоне скоростей в однофазных и двухфазных средах. Изложены современные методы экспериментальных исследований решеток, описаны приближенные методы расчета газодинамических характеристик решеток. Уделено внимание проблеме оптимизации профилей и геометрических параметров решеток применительно к конкретным условиям эксплуатации. [c.143]

Сначала разберем особенности характеристик ТРД, полученных расчетом без использования характеристик элементов двигателя компрессора, камеры сгорания, турбины и реактивного сопла, — учитывая лишь изменение газодинамических потерь во входном устройстве на. сверхзвуковых скоростях полета. [c.55]

Поэтому в конечном счете распределение теплоперепада между ступенями турбины устанавливается в результате детального газодинамического и прочностного расчета каждой ступени с учетом особенностей схемы и компоновки двигателя в целом. [c.221]

Расчетное значение величины т)т не должно отличаться более чем на 2—4% от ранее принятого значения при определении адиабатической работы газа в турбине [см. формулу (422)]. В противном случае требуется повторить расчет, изменив газодинамические и конструктивные параметры турбины. [c.334]

Для расчета колеса турбины удобно пользоваться газодинамическими функциями. Так как значения температуры торможения потока в абсолютном и относительном движении различны, то переход к относительному движению можно производить через число М [c.211]

Расчет течения в турбинных решетках целесообразней проводить с помощью газодинамических функций [c.225]

Газодинамическая и тепловая эффективность решеток турбин включает коэффициент профильных потерь, угол выхода потока из решетки, распределение статического давления и коэффициента трения по внешнему контуру профиля. В охлаждаемых лопатках турбины с простейшей открытой схемой охлаждающий воздух выпускается через щель в выходной кромке профиля, взаимодействует со следом за решеткой и изменяет его структуру. Современные методы расчета течения в решетках турбомашин представлены в [1 ]. Экспериментальные исследования приведены в [1, 5, 6]. Анализ струйных турбулентных течений представлен в [7], в которой использованы различные расчетные методы полуэмпирические модели [7] интегральные методы в моделях тонкого пограничного слоя и сильного взаимодействия [8] частные аналитические решения уравнений Навье - Стокса [9] совместно с моделями турбулентности [10]. [c.12]

Влияние радиального зазора над РК необанда-женной ступени на характеристики отсека, В газодинамических расчетах турбин потери энергии, вы- [c.222]

Институт ядерной энергетики АН БССР совместно с рядом организаций работает над новым направлением в ядерной энергетике — применением диссоциирующих систем в качестве теплоносителей и рабочих тел АЭС. Выполненный комплекс исследований и проектные разработки АЭС различной мощности показывают [4—6], что применение диссоциирующей четырехокиси азота, обладающей положительными физико-химическими и теплофизическими свойствами, позволяют создать АЭС по простой одноконтурной схеме с газожидкостным циклом и газоохлаждаемым реактором на быстрых нейтронах. Применение четырехокиси азота позволяет улучшить технико-экономические показатели отдельных узлов и всей станции, а также облегчает техническое решение ряда важных вопросов. Выполненные экспериментальные работы, газодинамические расчеты и проектные разработки показывают, что турбина на N2O4 имеет в 3—4,5 раза меньшую металлоемкость и соответственно габариты, чем на водяном паре. Существует реальная возможность создания одновального турбоагрегата единичной мощностью 2000—3000 Мвт в одном агрегате [8]. Высокая плотность, теплоемкость, теплопроводность и низкая вязкость теплоносителя [12] позволяют резко сократить габариты и вес теплообменного оборудования, трубопроводов и систем АЭС, а также затраты мощности на прокачку теплоносителя [13]. [c.4]

Результаты опытных и расчетных исследований изолированных решеток на конденсируюш,емся и влажном паре (см. гл. 3 и 4) являются существенно необходимыми для понимания сложных физических явлений и разработки методов газодинамического расчета паровых и газовых турбин в двухфазной области. Однако необходимым и весьма важным этапом совершенствования турбин влажного пара являются исследования ступеней и многоступенчатых турбин влажного пара. Ниже излагаются некоторые аспекты этой проблемы. [c.153]

На наш взгляд, в инженерных расчетах нет необходимости добиваться чрезмерной точности решения обратной задачи. В процессе проектирования, как правило, неизбежна неоднократная корректировка лопаточного аппарата, связанная с требованиями технологичности, прочности и вибрационной надежности. Поэтому для предварительных расчетов даже относительно длинных лопаток последних ступеней паровых турбин заслуживает внимания простейший частный случай обратной задачи с учетом радиальных составляющих скоростей — конический поток [25, 27]. Вместе с тем проектируя ступени, в которых существены радиальные течения, на заключительном этапе целесообразно ставить хорошо разработанную в настоящее время прямую задачу газодинамического расчета для окончательного выбора геометрических характеристик. [c.203]

Расчет осевой силы проводится с учетом конструкции основных элементов ротора, их размеров и результатов гидро- и газодинамического расчета всех рабочих элементов, составляюших ротор ТНА (турбина, центробежные и осевые насосы, импеллеры и т.п.). В обшем виде осевая сила/ на каждом из элементов ротора состоит из статической составляющей давления R qt и динамической дин воздействия потока рабочего тела. Расчет и способы компенсации осевых сил на роторе ТНА рассмотрены в разд. 11.2. [c.264]

При расчете турбин, особенно при анализе и выборе оптимальных режимов работы, удобно пользоваться газодинамическими функциями, взаимосвязывающими параметры газа через приведенную скорость X. и число М. [c.206]

Подобрав облопатывание всех ступеней турбоагрегата и сконструировав его проточную часть, следует проверить качество работы проточной части более точными расчетами, которые лучше всего делать на базе газодинамических основ теории турбин и осевых компрессоров. [c.20]

В теории ступени необходимо развить метод построения ее характеристики путем иостроения характеристики комбинации решеток (на основе газодинамических характеристик последних) и последовательного наложения на эту характеристику неучтенных в ней внутренних потерь. Поэтому специальной задачей газодинамических основ теории турбин является теоретическое и экспериментальное изучение внутренних потерь в турбинной ступени. На основе такого изучения определяют факторы, в первую очередь влияющие на величину потери, и находят формулу для ее расчета. [c.161]

Более прогрессивны методы, основанные на решении интегральных уравнений [12 J, [24]. Они удобны для программирования и рекомендуются для выполнения расчетов на вычислительных машинах. Методы расчетов потенциального потока и построения решеток достаточно подробно изложены в работах [10 J, [121 и [24]. Для овладения такими методами требуется хорошая математическая подготовка их можно считать особой специальностью инженера-турбиниста. В обычной проектной практике приходится пользоваться результатами труда указанных специалистов, вложенными во вспомогательные материалы по проектированию проточных частей турбин и компрессоров. К числу таких материалов относятся унифицированные или стандартизированные лопаточные профили и газодинамические характеристики решеток, составленных из таких профилей. [c.181]

Сложность структуры потока влажного пара в турбинных решетках (см. гл. 3) едва ли позволяет в настоящее время решить проблему в рамках единого метода. Численное моделирование таких течений должно строиться на базе системы алгоритмов и программ, позволяющих проводить последовательное уточнение путем учета различных физических факторов. В этой связи создание-методов расчета течений насыщенного и влажного пара в межло-паточных каналах решеток в широком диапазоне газодинамических параметров с учетом термодинамической и механической неравно-весности двухфазных потоков является важной задачей. Решение этой задачи дает возможность получить информацию о распределении параметров на внешней границе двухфазного пограничного слоя и тем самым создает предпосылки для обоснованного учета и других особенностей течения влажного пара в решетках. Необходимо также подчеркнуть, что развитая ниже методика расчета плоских двухфазных течений применима к каналам любой формы. [c.125]

Следует отметить, что при изменении основных критериев подобия линейный характер Ат1ог(Уо) нарушается. Столь значительное влияние чисел М и р объясняется не только зависимостями коэффициентов потерь в решетках от этих параметров, но и изменением составляющих потерь, обусловленных взаимодействием решеток в ступени (периодическая нестационарность и высокая турбулентность). В основном в этом и проявляется расхождение между расчетами ступени, выполненными по газодинамическим характеристикам изолированных решеток, и результатами испытаний турбинных ступеней. Определенное значение имеет также влияние перекрыши на влажном паре, до сих пор не изученное, а также возрастание утечек через надбандажные и диафрагменные уплотнения (см. гл. 7). Необходимо также учитывать особенности струк- [c.158]

Решая обратную задачу, т. е. определяя форму лопаточного аппарата ступени, отвечающую заданным условиям течения, приходится, как правило, выполнять большое число вариантных расчетов, необходимых для выбора оптимальных конструктивных решений. Вместе с тем, если рассматривать турбинную ступень умеренной веерности и с небольшим углом меридионального раскрытия проточной части, то в некоторых случаях вполне допустимо пренебречь радиальными составляющими скорости потока и считать поверхности тока цилиндрическими. Тогда математическая и вычислительная части газодинамической задачи резко упрощаются, и решение в важнейших частных случаях оказывается элементарно простым. Первоначально для расчетов закрученных лопаток и были использованы такие простые решения в виде методов закрутки лопаток uA = onst, 1 = onst, p z = onst и т. д., которые не потеряли своего значения до настоящего времени [6, 17, 34 и 37 гл. III]. [c.189]

Осевые и радиальные нагрузки ротора ТНА передаются от рабочих колес турбин, насосов, гидродинамических уплотнений и других элементов через вал на опоры ротора. Расчет вектора сил, действующих на ротори его опоры, позволяет правильно выбрать радиальные зазоры в ушютнениях, конструктивно уменьшить нагрузку до приемлемых значений и наряду с выбором опоры обеспечить необходимые гидравлические и газодинамические параметры течения рабочих тел в полостях ТНА. Для высокоресурсных и вы- [c.263]

Соотношение между значениями указанных напряжений зависит от режима работы ТНА. В момент запуска ТНА на лопатках турбины действует в основном газовая сила, которая в общем случае вызывает изгиб и кручение лопатки. Обычно при определении напряжений принято рассматривать лопатку как консольный стержень, жестко заделанный в диске. При этой газовая сила рассматривается как распределенная по длине стержня поперечная сила. Наличие такой силы приводит к изгибу лопатки. Кручение лопатки под действием газодинамических сил возникает в том случае, если с центром жесткости С не совпадает центр парусности Е — точка приложения равнодействующей газодинамических сил (рис. 11.9). В выполненных конструкциях напряжения изгиба от газовых сил в корневых сечениях лопаток а = (2...6) Ю Па. Напряжения кручения от га-зовых сил значительно меньше, и их обьмно не учитывают при расчете лопатки. [c.277]

Статическая прочность лопаток с эксцентриситетом центра масс перовой части. Расчеты статической прочности лопаток газовых турбин обычно проводятся в соответствии с рекомендациями, изложенными в [264]. Однако, в случае бандажиро-ванных лопаток из-за погрешностей изготовления бандажных полок даже в пределах чертежных допусков, образования под полками золовых отложений, а также вследствие неравномерной эрозии профиля возможно появление в профильной части лопаток напряжений от дополнительных изгибающих нагрузок, значительно превышающих уровень этих напряжений от газодинамических сил. В результате при длительной эксплуатации ГТУ имели место случаи статического разрушения турбинных лопаток, расчетные запасы прочности которых существенно превышали требования норм прочности [И]. [c.451]

Достаточно 1пирокое применение особенно в заводской практике нашел квазистадионарннй метод расчета (см. 5 гл. III). В этом случае не учитываются газодинамические явления в трубопроводах, поэтому приемлемое совпадение с опытными данными можно получить для двигателей с очень большим объемом трубопроводов (в системах с постоянным давлением перед турбиной). [c.370]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...