2062

Аэродинамические и геометрические характеристиками турбинной решетки

Лабораторная работа

Физика

Турбинная решетка и её характеристики. Основные геометрические характеристики турбинной решетки. Классификация профилей.

Русский

2013-01-06

802.95 KB

47 чел.

Цель работы: ознакомится с аэродинамическими и геометрическими характеристиками турбинной решетки.

      

Турбинная решетка и её характеристики

Расширение пара или газа в турбинной ступени происходит в каналах, образованных лопатками. Форма канала определяется формой профиля лопатки и меридиональных торцевых обводов. Очертания каналов должны обеспечивать высокую аэродинамическую эффективность преобразованной энергии, кроме того, удовлетворять условиям надёжности.

Основные геометрические характеристики турбинной решетки

Геометрическое представление о решетке даётся меридиональным сечением и цилиндрическими сечениями – развёртками на одном из нескольких диаметров (рис. 1).

В связи с тем, что по радиусу решётки меняется как профиль, так и его установка, а в кольцевой решётке меняется шаг, поэтому цилиндрические сечения по радиусу всегда различны.

Геометрическими параметрами турбинной решетки в меридиональной плоскости является:

- , - средний диаметр, измеренный по выходному сечению (1 – сопловой решетки, 2 – рабочей);

- , - корневой и периферийный диаметры;

- , - высота (длина) лопатки на входе и выходе;

- , - угол наклона меридиональных обводов, корневого и периферийного.

Развёртка цилиндрического сечения называется решеткой профилей. На произвольном радиусе она характеризуется формой и размерами самого профиля и канала, образованного соседними профилями.

Средней линией профиля называется кривая представляющая собой геометрическое место центров окружностей вписанных в профиль.

Углом установки профиля называют угол между хордой профиля и фронтальной решетки.

Фронтальной линией решетки называется линия, проведенная через одноименные точки профилей; линию, перпендикулярную к ней называют осью решетки.

Шаг решетки представляет собой расстояние между одноименными точками соседних профилей измеряемое в направлении фронта решетки.

Высота или длина лопатки измеряется в меридиональной плоскости по радиусу между её конусными поверхностями.

Наименьшая ширина канала определяется наименьшим диаметром вписанной в канал окружности.

Рис. 1 Геометрические характеристики турбин меридионального сечения:

а) радиально-осевой; б) осевой;

и решеток профилей:

в) радиально осевой; г) осевой реактивной; д) осевой активной.

        Характерные размеры профилей:

- , - хорда профиля.;

- , - его ширина;

- , - толщина входной и выходной кромки;

- , , , - углы направления входных и выходных кромок сопловых и рабочих;

- , - углы изогнутости профилей:

,

;

- - шаг решетки:

- - число лопаток.

- , - углы установки лопаток в профиле.

Сопловые решетки бывают сужающиеся (для дозвуковых потоков) и расширяющиеся – сопла Лаваля (для сверхзвуковых потоков).

Конфузорность канала определяется:

,

где , - площадь входного и выходного сечений.

Степень расширения:

,

где - площадь минимального сечения.

Рабочие решётки как правило выполняются конфузорными или с постоянным сечением.

Для переноса результатов модельных испытаний на натуральную ступень и пересчета характеристик решеток используют безразмерные геометрические параметры отнесенные к диаметру хорды.

К группе режимных параметров решёток и ступеней относятся углы входа α0, β1 и углы выхода α2, β2 газа или пара из решётки, скорость звука (а), критическая скорость (акр), и окружная скорость решёток (U).

Классификация профилей

Форма профиля и форма канала в основном определяются числом маха,

,

где W - скорость потока;

      а - скорость звука,

и углом изогнутости профиля.

В зависимости от числа М и классификации МЭИ применяются следующие типы профилей:

Тип А (дозвуковые) при М < 0,9;

Тип Б (околозвуковые) при 0,9 < М < 1,1;

Тип В (сверхзвуковые)  при 1,1 < М <  1,3;

Тип Р (расширяющиеся – сопла Лаваля) при М > 1,3.

В настоящее время разработан профиль для широкого значения числа маха типа И (с изломом).

Обозначение профилей:

первая буква С – сопловые, Р – рабочие;

первое число – среднее значение угла входа ( или );

следующее число – среднее значение угла выхода ( или );

последняя буква – тип профиля.

Геометрия сечения решетки определяется изогнутой средней линией профиля лопаток y, относительно которой наращивается толщина профиля t. Обычно эти параметры заносятся в таблицы в безразмерном виде y/b, t/b, x/b.

         

Аэродинамические характеристики решеток

Для характеристики качества аэродинамики каналов в решетках  применяются:

- коэффициенты потерь:

  для сопловых решеток ,

  для рабочей решетки ;

где , - коэффициенты скорости сопловой и рабочей решеток,

, ;

где W, Wt, C, Ct – действительные и теоретические скорости истечения   через сопловые с рабочие решетки соответственно.

- коэффициент расхода

,

где G, Gt – действительный и теоретический расход через решетку.

Коэффициенты расхода и скоростей, а так же потерь используются при тепловом расчёте турбин. Не менее важной характеристикой является угол выхода потока из решетки α1.

Для анализа обтекания потоком решетки профилей большое значение имеет распределение статического давления Р и скорости С по обводу профиля.

Распределение статического давления по профилю позволяет определить усилие действующее на лопатку. Для этого распределение давления по профилю представляется  в векторном виде, которую получают откладывая давление на внешней и внутренней стороне по нормали к поверхности (рис. 2).

Рис 2. Определение подъёмной силы.

    Окружное усилие:

,

где   l – высота лопатки;

       s – длина обвода;

       β – угол между направлением скорости и нормалью к поверхности.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

4856. Объектно-ориентированное программирование на языке С++ 343.5 KB
  Объектно-ориентированное программирование на языке С++. Объектно-ориентированное программирование как методология проектирования программных средств. Что такое объектно-ориентированное программирование? Объектно-ориентированное программирование...
4857. Программирование на языке ассемблера 337.5 KB
  Введение Язык ассемблера — это символическое представление машинного языка. Все процессы в персональном компьютере (ПК) на самом низком, аппаратном уровне приводятся в действие только командами (инструкциями) машинного языка. По-настоящему реши...
4858. Основы микропрограммирования на языке Ассемблера. Лабораторные работы 322.5 KB
  Создание первой программы на языке Ассемблера Программирование арифметических операций Работа со строками Написание собственного обработчика прерывания Связь подпрограмм на Ассемблере с программами на языке высокого уровня Лабораторная работа №1 Со...
4859. Спектральный анализ кусочно-линейных функций с разрывами 183.5 KB
  Спектральный анализ кусочно-линейных функций с разрывами Цель работы Разработать приложение Спектральный анализ кусочно-линейных функций с разрывами. Разработать собственный компонент и использовать его в разработанном приложении. Задание к ла...
4860. Развитие языков программирования. Роль С++ в контексте современного программирования 49.5 KB
  Развитие языков программирования. Роль С++ в контексте современного программирования. Под программой будем понимать набор данных и инструкций, выполняемых вычислительным устройством с целью преобразования данных в рамках некоторой задачи, решае...
4861. Общая схема работы компилятора С++. Назначение и функционирование редактора связей. Загрузчик 52 KB
  Общая схема работы компилятора С++. Назначение и функционирование редактора связей. Загрузчик. Для оптимизации процесса перевода программы с С++ на машинный язык процесс трансляции разбивают на два этапа: промежуточная трансляция в набор объектных м...
4862. Среда разработки. Работа с проектами. Компиляция программы. Запуск программы 719 KB
  Среда разработки. Работа с проектами. Компиляция программы. Запуск программы. В принципе, для создания работающей программы на языке С++ достаточно написать исходный код в любом текстовом редакторе, передать все модули с исходным кодом программы ком...
4863. Структура программы C++. Служебные слова. Комментарии. Базовые типы данных и операции над ними 75.5 KB
  Структура программы C++. Служебные слова. Комментарии. Базовые типы данных и операции над ними. Логические операции. Побитовые операции. Преобразование типов. Базовый ввод, вывод. Служебные слова. Язык С++ имеет набор зарезервированных служебных сло...
4864. Условные операторы и операторы цикла 40.5 KB
  Условные операторы и операторы цикла. Условные операторы. Язык С++ располагает несколькими условными операторами, позволяющими организовать ветвление в программе. Оператор if реализует простое ветвление, относительно выполнения условия: if ( условие...