Газодинамическое проектирование турбины высокого давления ТРДД Д-36

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 15 Мая 2013 в 21:04, курсовая работа

Описание работы

Цель работы - оценка основных геометрических, кинематических, термодинамических параметров турбины в целом и его отдельных степеней.
В процессе работы использованы методические основы поверочного газодинамического проектирования проточной части турбины.
В результате работы построены меридиональная форма проточной части турбины, планы скоростей ступени и форма профилей пера лопатки РК в контрольных сечениях.

Содержание работы

ВВЕДЕНИЕ 5
1 РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕРМОГАЗОДИНАМИЧЕСКОГО РАСЧЁТА НА ВЗЛЁТНОМ РЕЖИМЕ 6
2 ПРОЕКТНЫЙ РАСЧЁТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ТУРБИНЫ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ 7
2.1 Расчёт диаметральных размеров турбины высокого давления 7
2.2 Построение меридионального сечения проточной части турбины высокого давления 8
3 ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ 10
ТУРБИНЫ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ 10
3.1 Распределение теплоперепада между ступенями. Термодинамические параметры рабочего тела на входе и выходе из ступеней 10
3.2 Расчет ступени по среднему диаметру 11
3.2.1 Параметры потока за сопловым аппаратом 11
3.2.2 Параметры потока на выходе из рабочего колеса 14
3.2.3 Расчет эффективной работы ступени с учетом потерь на трение диска и в радиальном зазоре 17
3.3 Расчет параметров потока на различных радиусах 20
4 ПРОФИЛИРОВАНИЕ РАБОЧЕГО КОЛЕСА 29
4.1 Определение геометрических характеристик профилей и решетки в расчетных сечениях 29
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 30
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 31

Файлы: 1 файл

турбина курсач Елисеев.doc

— 1.20 Мб (Скачать файл)

Министерство  образования и науки Российской Федерации

Федеральное Государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«САМАРСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ

имени академика  С. П. КОРОЛЕВА

(национальный исследовательский университет)»

 

Кафедра теории двигателей летательных аппаратов

 

 

“ Газодинамическое проектирование турбины высокого давления

 ТРДД Д-36 ”

 

 

 

Выполнил: студент группы 2406

Елисеев И.К.

Проверил: доцент

     Окорочкова  В.М.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Самара 2012

 

Реферат

Курсовая работа

Пояснительная записка:  31   с, 3 рисунка, 4 таблицы, 5 источников, 3 приложения.

ТРДД, ВЗЛЕТНЫЙ РЕЖИМ, ТУРБИНА, СТУПЕНЬ, ПРОТОЧНАЯ ЧАСТЬ, ПРОЕКТНЫЙ  РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ, ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ  РАСЧЕТ, КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ, РЕШЕТКА ПРОФИЛЕЙ, ПЕРИФЕРИЙНОЕ СЕЧЕНИЕ,  ПРОФИЛИРОВАНИЕ ЛОПАТКИ, ПЛАН СКОРОСТЕЙ.

Объектом исследования является двухвальный двухконтурный  двигатель

Цель работы - оценка основных геометрических, кинематических,  термодинамических  параметров турбины в целом и  его отдельных степеней.

В процессе работы использованы методические основы поверочного газодинамического  проектирования проточной части  турбины.

В результате работы построены меридиональная форма проточной части турбины, планы скоростей ступени и  форма профилей пера лопатки РК в контрольных сечениях.

Эффективность работы заключается  в расчете основных параметров турбины, газодинамическом расчете турбины  и в профилировании лопатки рабочего колеса.

 

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Термогазодинамический расчет двухвального турбореактивного двухконтурного двигателя – начальный этап   проектирования рабочего процесса ГТД: по заданным параметрам цикла  определяются удельные параметры Суд и Руд, а также оцениваются тяга и полный расход воздуха Gв.

Проектный расчет проточной  части ТРДД является следующим этапом  проектирования двигателя. На этом этапе определяются основные  конструктивно-геометрические параметры проточной части ТРДД, необходимые для следующего, более детального проектирования компрессора, турбины и камеры сгорания.

В процессе расчета турбокомпрессора согласовываются диаметры и проходные сечения компрессора и турбины, необходимая частота вращения и число ступеней, рассчитывается и строится меридиональное сечение их проточной части.

Конструктивная схема  проточной части ТРДД при учебном  проектировании обычно  задается на основе прототипа или выбирается на основе анализа схем  современных и перспективных двигателей.

В данном проекте рассчитана и построена проточная часть  компрессора двигателя ТРДД Д-36.

 

1  РЕЗУЛЬТАТЫ  ТЕРМОГАЗОДИНАМИЧЕСКОГО РАСЧЁТА  НА ВЗЛЁТНОМ РЕЖИМЕ

Расчёт двигателя на взлётном режиме произведен с помощью  программы «Wincikl».

Двухвальный турбореактивный  двухконтурный двигатель со смешением  потоков и форсажной камерой.

Исходные данные:

Pacчeтныe уcлoвия: 

H=0.0, MAX=0.00, DP=0.000, DT=0.00

Ocнoвныe пapaмeтpы рaбoчeгo пpoцecca:

П(K.CУM)=27.004, П(B)=2.250, M=2.010, T(Г)=1660.00

Расчетные данные:

Bхoднoe уcтpoйcтвo:

P(H)=101.3596, T(H)=288.1600, P(BX)=101.3596, T(BX)=288.6194, F(BX)=0.6594, S(BX)=1.000

Koмпpeccop нapужнoгo контуpa:

П(B)=2.2500, L(B)=93.2691, P(K.2)=228.059, T(K.2)=380.9657, K(B)=0.8100, G(B.2)=106.043

Кoмпpeccop низкoгo дaвлeния:

П(HД)=2.1500, L(HД)=86.383, P(HД)=217.9232, T(HД)=374.1802, K(HД)=0.8200, G(B.1)=52.757

Кoмпpeccop высокого дaвлeния:

П(BД)=12.5600, L(BД)=456.919, P(BД)=2737.1150, T(BД)=826.0825, K(BД)=0.8300

Камера сгорания:

T(Г)=1660.00, Q(T)=0.02536, AЛЬФA=2.668, G(T.4)=4286.982, K(KC)=0.9950, S(KS)=0.9450, P(Г)=2586.574

Туpбинa выcoкoгo дaвлeния:

П(BД)=4.252, L(BД)=523.985, P(BД)=608.262, T(BД)=1209.792, K(BД)=0.8900, G(BД)=48.145, V(OXЛ.BД)=0.9150, A(BД)=0.0129

Туpбинa низкoгo дaвлeния:

П(HД)=2.643, L(HД)=274.520, P(HД)=230.110, T(HD)=977.591, K(HD)=0.9100, G(HD)=52.629, V(OXЛ.HД)=0.9750, A(HД)=0.0510

Камера смешения:

T(CM)=595.09, P(CM)=221.3578, AЛЬФA=9.023, G(CM)=199.991, P(1)=226.658, P(2)=218.937, F(1)=0.4098, F(2)=0.8830

Форсажная камера:

P(ФХ)=214.7171, F(ФХ)=1.6135

Реактивное сопло:

П(C)=2.1184, Л(C)=1.0623, C(C)=472.076, T(C)=488.967, F(C)=0.4705

Выxoдныe пapaмeтpы двигaтeля:

C(УД)=56.7956, P(УД)=0.4756, P(CУM)=75.5277, G(B.CУM)=158.800

 

2  ПРОЕКТНЫЙ РАСЧЁТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ТУРБИНЫ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

2.1 Расчёт диаметральных размеров турбины высокого давления

Следующий расчёт будем производить по методике [2].

  1. Определим величину отношения (величина высота рабочих лопаток на выходе из турбины ВД) по формуле

 где  параметр напряжений, величина которого располагается в пределах .

Теперь задаваясь величиной осевой скорости газа на входе в турбину определяют приведенную скорость Пусть , тогда

;
.

Затем определим кольцевую  площадь на входе в СА турбины ВД:

.

  1. Определим кольцевую площадь на выходе из турбины.

Зададим отношение  из интервала 1.2…1.9,тогда

,

а значение

;
.

Определим величину кольцевой площади на выходе из турбины ВД:

.

  1. Теперь по выбранной величине определим высоту рабочей лопатки на выходе из турбины:

.

  1. Определим средний диаметр на выходе из турбины:

.

  1. Определим периферийный диаметр на выходе из РК:

.

  1. Определим втулочный диаметр на выходе из РК:

.

  1. Высоту сопловой лопатки на входе в турбину определим, задав , так как у прототипа двигателя F101GE100 форма проточной части определяется законом Такая форма позволяет получить наименьшие осевые габариты турбины и меньшие углы наклона образующих поверхностей, таким образом
  2. Определим периферийный диаметр СА на входе в турбину:

.

  1. Определим втулочный диаметр СА на входе в турбину:

.

  1. Определим частоту вращения ротора турбины ВД:

.

2.2 Построение меридионального сечения проточной части турбины высокого давления

Ширину лопаток СА и РК ступеней находим из соотношения  , где . Выберем .

  1. Определим ширину венца СА первой ступени:

.

  1. Определим ширину венца РК первой ступени:

.

  1. Определим ширину венца СА первой ступени:

.

  1. Определим ширину венца РК первой ступени:

.

  1. Осевой зазор между СА и РК обычно берется из соотношения:

.

Определим осевой зазор  между СА и РК первой ступени:

.

  1. Определим радиальный зазор между торцами перьев лопаток и корпусом, который находится в интервале 0,8…1,5 мм. Примем

По результатам расчётов построим меридиональное сечение проточной части турбины (Приложение А).

 

3 ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ

ТУРБИНЫ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

3.1 Распределение теплоперепада между ступенями. Термодинамические параметры рабочего тела на входе и выходе из ступеней

 

Расчет будем вести, используя  методику [2].

  1. Сначала найдем среднее значение теплоперепада на одну ступень:

.

Теплоперепад последней  ступени принимают равным:

.

Примем , тогда

  1.  Определим по графику рисунка 2, методики [1] величину степени реактивности на среднем диаметре , в зависимости от и отношения
  2. Определим параметры термодинамического состояния газа на входе в последнюю ступень:

Величину  определяем по  с помощью термодинамических функций (ТДФ), по величине также с помощью ТДФ находим и .

  1. Определим величину изоэнтропической работы в ступени при расширении газа до давления :

, здесь 
.

  1.   Определим параметры термодинамического состояния газа на выходе из ступени при условии изоэнтропического расширения до давления:

;

.

  1. Определим степень расширения газа в ступени, вычисленная по полным давлениям:

.

  1. Определим полное давление на входе в степень:

.

  1. Выберем величину угла входа в РК. Обычно выбирается из интервала . Примем .
  2. Определим газодинамические функции на выходе из ступени:

;

;

  1. Определим статическое давление за ступенью:

.

  1. Определим термодинамические параметры потока на выходе из ступени при условии изоэнтропического расширения до давления

;

.

  1. Определим величину изоэнтропической работы в ступени при расширении газа до давления:

.

3.2 Расчет ступени по среднему диаметру

3.2.1  Параметры потока за сопловым аппаратом

  1. Определим изоэнтропическую скорость истечения газа из СА:

.

  1. Определим приведенную изоэнтропическую скорость потока на выходе из СА:

.

  1. Определим коэффициент скорости СА из диапазона . Примем .
  2. Определим газодинамические функции потока на выходе из СА:

;

.

  1. В зависимости от величин и определим коэффициент восстановления полного давления с помощью графика на рисунке 3, методики [2], .
  2. Определим угол выхода потока из сопловых лопаток

;

  1. В зависимости от и находим угол отклонения потока в косом срезе СА с помощью графика на рисунке 4, методики [2], 
  2. Определим эффективный угол на выходе из сопловой решетки:

.

  1. В зависимости от , находим угол установки профиля в решетке по графику рисунка 5, методики [2],
  2. Определим хорду профиля лопатки СА:

.

  1. В зависимости от и , определим значение оптимального относительного шага по графику рисунка 6,методики [5], .
  2. Определим оптимальный шаг решетки СА в первом приближении:

.

  1. Определим оптимальное число лопаток СА:

, принимаем 
.

  1. Определим окончательное значение оптимального шага лопаток:

.

  1. Определим величину горла канала:

Информация о работе Газодинамическое проектирование турбины высокого давления ТРДД Д-36