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

45 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

27379. Этапы формирования представлений о числе 18.8 KB
  5 этап: изучение отрезка ряда натуральных чисел. Так же необходимо в процессе изучения отрезка натуральных чисел отрабатывать прием присчитывания и отсчитывания по одному. Моро А последовательно один за другим рассматриваются отрезки ряда натуральных чисел 12 123 123. Основные приемы: прочтение чисел счет предметов выделение нового для изучаемого числа.
27380. Изучение смысла сложения и вычетания 18.9 KB
  Этот подход легко интерпретируется на уровне предметных действий позволяя тем самым учитывать психологические особенности младших школьников. Например в учебнике М1М в качестве основного средства формирования у детей представлений о смысле действий сложения и вычитания выступают простые текстовые задачи. В основе другого подхода лежит выполнение учащимися предметных действий и их интерпретация в виде графических и символических моделей. Деятельность учащихся сначала сводится к переводу предметных действий на язык математики а затем к...
27381. Действия с величинами 23.83 KB
  Формирование у учащихся представлений о числе и о десятичной системе счисления тесно связано с изучением величин. В начальных классах у учащихся имеются некоторые интуитивные представления о величинах и об их измерении. Измерение заключается в сравнении данной величины с некоторой величиной того же рода принятой за единицу.
27382. ЗУНы для вычисления в пределах 100 (сложение и вычитание) 22.28 KB
  Остальные случаи вычислений над числами большими 100 относятся к письменным вычислениям. Рассмотрим методические особенности формирования умений складывать и вычитать числа в пределах 100 которые нашли отражение в учебниках М1М и М2М Моро. Овладение вычислительными приемами предполагает усвоение: нумерации чисел в пределах 100 разрядного состава двузначного числа табличных случаев сложения вычитания и свойств сложения и вычитания; прибавления числа к сумме вычитания числа из суммы прибавления суммы к числу вычитания...
27383. Алгоритмы: 1. Письменного сложения и вычитания 2. Письменного умножения 3. Письменного деления 20.18 KB
  Письменного деления ЗУНы для сложения и вычитания: Нумерация многозначных чисел Разрядный состав многозначных чисел Десятичный состав числа Навык сложения и вычитания чисел в пределах 20 Знание переместительного и сочетательного закона сложения Как и другие алгоритмы письменного вычисления в и – рассматриваются поэтапно: Актуализация ЗУН подготовка к изучению алгоритма подготовка и изучение алгоритма Введение самого алгоритма Усвоение алгоритма Продуктивное повторение новой темы включать новые знания в систему имеющихся Основная...
27384. Функции текстовых задач 17.29 KB
  Любое математическое задание можно рассматривать как задачу выделив в нем условие т. Функции текстовых задач. Ведущие методисты отмечают что решение текстовых задач в начальной школе преследует двойную цель: с одной стороны – научить решать текстовые задачи различных видов с другой стороны – сами текстовые задачи выступают как средство обучения воспитания и развития школьников.
27385. Математическое развитие младших школьников невозможно без приобщения их к геометрии 19.38 KB
  Эта особенность находит свое выражение и в начальных классах где формирование представлений о геометрических фигурах связано с изучением таких величин как длина и площадь. Основой формирования у детей представлений о геометрических фигурах является способность их к восприятию формы. В развитии представлений о геометрических фигурах учащиеся начальных классов проходят два этапа. Формируя у них целостное представление о геометрических фигурах следует идти от реальных предметов к их моделям геометрическим фигурам и наоборот: от...
27386. Различные подходы к построению урока математики 19.44 KB
  Основные этапы подготовки учителя к уроку математики: общий способ деятельности связанный с планированием урока можно представить в виде следующей последовательности вопросов. Какова функция учебных заданий данного урока обучающая развивающая контролирующая Какие знания умения навыки и приемы умственных действий формируются в процессе их выполнения 5. Какова дидактическая цель данного урока 6.
27387. Анализ и синтез 18.71 KB
  Способность к аналитикосинтетической деятельности находит свое выражение не только в умении выделять элементы того или иного объекта его различные признаки или соединять элементы в единое целое но и в умении включать их в новые связи увидеть их новые функции. Так как работу по формированию у детей логического приема сравнения лучше начать с первых уроков математики то в качестве объектов можно сначала использовать предметы или рисунки с изображением предметов хорошо им знакомых в которых они могут выделить те или иные признаки опираясь...