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

22711. Протиріччя у зовнішньополітичному курсі президента Дж. Кеннеді 38.5 KB
  Кеннеді. Піднесення національновизвольного руху у країнах третього світу примусило адміністрацію Кеннеді розглядати цей регіон як пріоритетний. Попри наполягання американських військовиків Кеннеді заборонив повторний повітряний наліт як і перебування американських кораблів та підводних човнів в межах 20мильної зони ЗО км від місця висадки десанту. Для Кеннеді це був важкий удар.
22712. Основні напрямки зовнішньої політики адміністрації Л. Джонсона 27.5 KB
  Він продовжив політику нормалізації відносин з СРСР: всупереч позиції конгресу надав московському урядові кредити на закупівлю хліба в американських фермерів; 1964 року оголосив доктрину наведення мостів розвиток торговельних і гуманітарних зв'язків із деякими соціалістичними країнами 1968 року підписав Договір про нерозповсюдження ядерної зброї а під завісу свого урядування готувався до переговорів щодо обмеження стратегічних озброєнь ОСО1.Джонсон все ж 1965 року проголосив нову доктрину названу його ім'ям Доктрина Джонсона яка...
22713. Доктрина ядерного стримування у зовнішній політиці США 32 KB
  Доктрина ''ядерного стримування'' у зовнішній політиці США. Ядерное оружие играет важнейшую роль в системе обороны США их союзников и друзей. Этот ядерный потенциал обладает уникальными свойствами которые позволяют США решать важные стратегические и политические задачи. Интересы США и их союзников необязательно потребуют нанесения ядерных ударов.
22714. Доктрина Джонсона 19 KB
  Доктрина Джонсона.Джонсон все ж 1965 року проголосив нову доктрину названу його ім'ям Доктрина Джонсона яка передбачала право США на військові дії на латиноамериканському континенті з метою захисту своїх громадян . Более подробно о внешней политике Джонсона см.
22715. Доктрина Ніксона 24.5 KB
  Согласно этой доктрине США обязывались и в дальнейшем участвовать в обеспечении обороны своих союзников и заявляли о своем праве определять масштабы формы и сферы своего вмешательства в региональные события руководствуясь своими национальными интересами. В послании президента Никсона Конгрессу 18 февраля 1970 эта доктрина прежде всего относившаяся к угрозе коммунистической экспансии в странах Азии получила дальнейшее развитие как руководящий принцип политики США и в других регионах. Но насущной проблемой нового президента была война во...
22716. Політика адміністрації Дж. Картера на Близькому та Середньому Сході 28.5 KB
  Картера на Близькому та Середньому Сході. Картер достаточно рано дал понять что готов искать новые возможности для решения ближневосточного конфликта. Эти сначала неловко начатые усилия развились в диалог между Израилем и Египтом который Картер решительно ускорил пригласив израильского премьерминистра Бегина и египетского президента Садата в свою загородную резиденцию КемпДевид. После тринадцатидневных переговоров в которых Картер как посредник играл решающую роль в сентябре 1978 года было заключено мирное соглашение.
22717. Політика США щодо СРСР у 1972 - 1974 рр 24.5 KB
  І лише 1973 року Сполучені Штати відмовилися від загальної військової повинності і перейшли до створення професійної армії на добровільній основі. В грудні 1969 року США зняли деяке обмеження у торговельній сфері з СРСР через місяць конгрес ратифікував підписаний 1968 року Сполученими Штатами Великобританією та Радянським Союзом Договір про непоширення ядерної зброї згодом розпочалися американорадянські попередні переговори в Гельсінкі а потім у Відні про обмеження систем протиракетної оборони та страіегічних озброєнь. 30 вересня 1971...
22718. Латиноамериканський курс адміністрації Дж. Буша (мол.) 26.5 KB
  Целью его второй поездки за пределы США будет запланированный на конец апреля в Квебеке Саммит Америк где главным вопросом значится экономическая интеграция в рамках Западного полушария. То что в случае прихода к власти Буша одним из основных направлений внешней политики США станет именно латиноамериканское не вызывало у серьезных аналитиков никаких сомнений. Уж слишком тесно переплелись в этом регионе стратегические интересы США и интересы семейства Бушей в том числе лично Джорджа Бушамладшего. С другой стороны фундаментальным...
22719. Нова ядерна стратегія адміністрації Дж. Картера 25.5 KB
  Зовнішньополітична діяльність адміністрації 39го президента США здобула суперечливі та неоднозначні оцінки. 1 нарешті за наполяганням США керівництво НАТО на Брюсельській нараді в грудні 1979 року прийняло рішення про розміщення в країнах Західної Європи починаючи з 1983 року ракет середнього радіусу Дії. 1977 року президент Джиммі Картер запропонував Міністерству оборони зменшити американські і радянські стратегічні носії на 200250 з кожної сторони внаслідок чого в США та Росії залишилося б приблизно по 2000 боєголовок.15 Цифра ця майже...