Выбор и обоснование исходных данных для согласования

 

Увязка параметров турбокомпрессорной части является одним из важнейших этапов проектирования двигателя. Качественное выполнение этого этапа позволяет обеспечить оптимальные (рекомендуемые) геометрические и газодинамические соотношения в определяющих облик двигателях расчетных сечениях, обеспечить нормальную загрузку ступеней турбины и допустимые напряжения в лопатках турбины.

Основными геометрическими соотношениями при согласовании параметров компрессора и турбины для каждого ротора при заданной форме проточной части турбомашины являются:

 - относительный диаметр втулки на входе в компрессор;

D_ср/D_к – отношение среднего диаметра турбины к наружному диаметру компрессора на входе в рабочее колесо первой ступени.

При заданной окружной скорости U_к на наружном диаметре D_к по соотношению среднего диаметра к наружному определяется значение окружной скорости турбины на среднем радиусе U_ср (и средний диаметр турбины D_ср).

Далее по известным из термогазодинамического расчета величинам работ компрессора L_к и турбины L_т, а так же задаваемому при согласовании числу z_к и турбины z_т, вычисляются значение среднего коэффициента затраченного напора компрессорной ступени Н_z и коэффициента нагрузки турбинных ступеней m_z:

По рекомендуемым значениям этих величин и корректируются принимаемые при согласовании величины U_к и z_к и геометрические соотношения.

Приемлемые значения m_z для одной ступени турбины обычно не превышают величины 1,8 и в каждом конкретном случае зависят от назначения двигателя. При этом необходимо выдерживать принятый раннее КПД турбины.

Для получения рационального варианта турбокомпрессора по чертежу двигателя – прототипа используются относительные диаметральные и линейные размеры в расчетных сечениях для компрессора и турбины.

Главными критериями являются:

- выбранный коэффициент нагрузки на степень турбины компрессора;

- выбранное число ступеней этой турбины;

- напряжение растяжения в корневом сечении рабочих лопаток s_р данной турбины;

- показатель прочности турбинной лопатки;

- относительная высота лопатки, h_л/D_ср.

Согласование параметров проводим на основании термодинамического расчета двигателя по программе каф. 201 SLGT1.EXE.

Результаты расчета приведены в таблице 1.4

 

Результаты расчета

 

Таблица 11.3 - Исходные данные:

 

Исходные данные:

Руд = 701.4 Суд =.0729 КПДк=.8510 КПДтк=.8750

Lк = 354400. Lтк*= 399700. Lтв*= 192300. КПДтв=.9000

Lв2 = 127800. Lв1 = 127800. КПД2=.8800 КПД1 =.8850

Cpг =1248.0 Kг =1.2990 Cpв =1006.0 Kв =1.3990

Р = 82620. Gво = 79.06 Gв1 = 53.06

do =.430 Dсртв/Dк =.820

doво=.678 D1цс/Dкко=1.000 D2цc/Dко =1.000

D4цс/D2цс=1.000 Dствд/Dко=1.170

Lв1/Lв2=1.000 КПДппс* =1.000 Sрквппс =1.000

Lок/Lкв=1.000 КПДок* =.849 Sркoc =1.000

Spквк =.985 Sрт =1.000

Uк = 460.0 Uквд = 425.0

 

Таблица 11.4–Результаты расчета

 

* ВЕНТ * Кф = 2 Zк = 4.

Lк*= 127800. Пiк*= 3.150 КПД*=.8800 Uк = 460.0

Dк =.7714 dob =.4300 dok =.7170 Hzc=.1700

nв =11389.

* ОК ВД * Кф = 1 Zк = 9.

Lк*= 354400. Пiк*= 6.724 КПД*=.8487 Uк = 425.0

Dк =.5283 dob =.6780 dok =.8962 Hzc=.2180

nвд =15364.

* ТВД * Кф = 2 Zт = 1.

Lт*= 399700. Пiт*= 3.220 КПД*=.8750 (h/D)г=.0810

Uср= 497.2 Mz =1.6165 Dcр =.6181 (h/D)т=.1821

Sр = 450.2 Tw* =1329.1

* ТВ * Кф = 2 Zт = 1. Iред = 1.00

Lт*= 192300. Пiт*= 1.917 КПД*=.9000 (h/D)г=.1739

Uср= 377.2 Mz = 1.352 Dcр =.6326 (h/D)т=.2667

Sр = 379.4 Tw* =1133.0 nтв =11389.

Сечение\Паpаметp: T*: P*: C: C/акp: F

: K: Па: м/с: ---: кв.м

в - в 288. 98290. 215.0.6923.3810

к в1 - к в1 414. 310942. 190.0.5103.1777

в ппс - в ппс 414. 311600..0.0000.0000

к ппс - к ппс 414. 311600..0.0000.0000

в квд - в квд 414. 306926. 195.0.5238.1184

к - к 763. 2064000. 135.0.2671.0430

г - г 1550. 1950000. 126.4.1782.0973

т твд - т твд 1230. 605800. 145.0.2294.2186

г тв - г тв 1230. 605800. 145.0.2294.2186

т - т 1076. 316000. 160.0.2706.3352

Dн1 Dcp1 Dвт1 Dн2 Dcp2 Dвт2 Zст

ВЕНТ.7714.5938.3317.6824.5938.4893 4.

ОK ВД.5283.4513.3582.5283.5016.4735 9.

TBД.6682.6181.5681.7307.6181.5056 1.

TВ.7307.6181.5056.8012.6326.4639 1.

 

Рисунок 21.1‑Схема проточной части двигателя

 

Полученные в результате увязки турбокомпрессора двигатель изображен на рисунке 1.1. В дальнейших расчетах мы будем опираться на данные, полученные в ходе согласования параметров компрессора и турбин. То есть все данные: относительные диаметральные размеры, КПД, значения окружных скоростей, распределение работ по каскадам и др. Прочностные характеристики не превышают допустимых значений. Проведена оценка загруженности турбины. Число ступеней турбины: z=2. Так же были получены значения скоростей в контрольных сечениях.

 

Вывод к разделу

    На данном этапе проектирования двигателя были установлены оптимальные соотношения работ компрессора и турбины, основные размеры проточной части двигателя, обеспечили минимум гидравлических потерь.

    Данные полученные при согласовании станут основой для проектирования основных узлов двигателя.

    Результаты согласования не являются окончательными, а будут уточняться на дальнейших этапах расчета.