Газотурбинный двигатель для привода аппарата

3.2 Газодинамический расчет компрессора на ЭВМ

В современных газотурбинных двигателях для осуществления процесса сжатия используются в основном многоступенчатые осевые компрессоры. Это обусловлено их высокими коэффициентами полезного действия и возможностью изменения производительности напорности этих компрессоров в очень широких пределах за счет изменения числа ступеней и их диаметральных размеров.

Компрессор проектируемого двигателя двухкаскадный. Состоит из компрессора низкого и высокого давления. Это сделано для повышения газодинамической устойчивости и для достижения максимальной эффективной загрузки всех его ступеней. Каскад низкого давления имеет Dк=const- наилучшие условия энергообмена и эксплуатационные преимущества. Компрессор высокого давления- Dвт=const- позволяет уменьшить габариты.

Основной частью газодинамического расчета осевого компрессора является окончательное получение геометрических размеров и количества ступеней, при сохранении к* полученного при формировании облика. Этому может помочь эффективное распределение к*, работ и КПД по ступеням компрессора.

Газодинамический расчет осевого компрессора представляет собой последовательный расчет всех его ступеней на среднем радиусе, в предположении постоянства параметров потока и равенства параметров на среднем радиусе осреднённым по ступени.

Изменение коэффициента затраченного напора Hz по ступеням принимаем таким, чтобы наиболее загруженные были средние ступени, а к входу и выходу из компрессора значение Hz уменьшалось. Учитывая допустимую нагрузку первых ступеней и принимая во внимание необходимость более сильной разгрузки последних ступеней из-за высокого значения dвтотн.

Распределение остальных параметров выполнено в соответствии с рекомендациями, изложенными в [4].

Исходные данные и результаты расчета представлены в табл. 3.1 и табл. 3.2 соответственно.

Схема проточной части компрессора рис. 3.1

Изменение параметров по ступеням рис.3.2

Треугольники скоростей для 18ти ступеней компрессора рисунок 3.3, - рисунок 3.7

Таблица 3.2

Продолжение таблицы 3.2

Продолжение таблицы 3.2

Рисунок 3.1 - Схема проточной части компрессора

Рисунок 3.2 - Изменение параметров по ступеням

Рисунок 3.3 - Треугольники скоростей ступени 1-4

Рисунок 3.4 - Треугольники скоростей ступени 5-8

Рисунок 3.5 - Треугольники скоростей ступени 9-12

Рисунок 3.6 - Треугольники скоростей ступени 13-16

Рисунок 3.7 - Треугольники скоростей ступени 17-18

3.3 Газодинамический расчет 1-й ступени КВД на rср

Исходные данные:

Параметры заторможенного потока воздуха на входе в РК

Параметры заторможенного потока на выходе из первой ступени:

Окружная скорость и коэффициент теоретического напора на среднем диаметре:

Выбор кинематической степени реактивности:

Скорость и направление потока на входе в РК:

Площадь проходного сечения и геометрические размеры входа в РК:

Действительные параметры потока на входе в РК, скорость и направление в относительном движении:

Параметры потока воздуха на выходе из РК:

Частота вращения ротора компрессора:

3.4 Вывод

В результате расчета компрессора на ЭВМ были получены геометрические параметры по ступеням, изменение Р, Р*, Т, Т* на среднем радиусе каждой ступени КНД и КВД (Dн.1КНД=0.909м, Dвт1.КНД=0.3366м, Dн.1КВД=0.829м, Dвт1.КВД=0.6930м) и степень повышения давления : =5,765 и частота вращения nкнд=7608 об/мин, =3,894, частота вращения nквд=9523,28 об/мин, =20,8 число ступеней zкнд=9, zквд=9, L*к кнд=216000 Дж/кг, L*к квд=264000 Дж/кг, Значения не превышают 0.73.

Так как угол последней ступени компрессора равен 30,97, то требуется применение сдоенного спрямляющего аппарата. В следствии того, что КПД каскада низкого давления выше(из-за большей высоты лопаток, а как следствие меньшего влияния потерь в пограничном слое) рекомендовано перераспределить работу, увеличив её на КНД.

На применяемых дозвуковых ступенях заложено =0,83…0,9. Это приемлемые значения и дальнейшая работа по доводке этих ступеней не вызовет больших затруднений. При этом ступени являются перегруженными, поэтому требуют регулирования.

4 ПРОФИЛИРОВАНИЕ РАБОЧЕГО КОЛЕСА 1-Й СТУПЕНИ КВД НА ТРЁХ РАДИУСАХ

Исходным для определения параметров потока по радиусу является расчёт ступени по радиусам. Для достижения высоких КПД ступени необходимо установить взаимосвязь кинематических параметров потока в элементе ступени, расположенных на различных радиусах, т.е. рассчитать поток в решетках по радиусу.

Реальное течение воздуха в компрессоре является пространственным, периодически неустановившемся течением вязкого сжимаемого газа, математические исследование которого в строгой постановке задачи в настоящее время практически невозможно. Для получения инженерных результатов, реальное течение обычно рассматривается как установившееся, осисимметричное, при постоянстве гидравлических потерь.

4.1 Метод профилирования

Закон постоянства степени реактивности и теоретического напора.

Для получения более высоких окружных скоростей в ступени осевого компрессора при обеспечении до звукового обтекания лопаток может быть применена закрутка потока, обеспечивающая постоянство и по радиусу.

Из совместного решения уравнения для степени реактивности и теоретического напора:

при постоянстве их по радиусу получают выражения для окружных составляющих скорости воздуха и за колесом:

Уравнение для осевой скорости:

В связи с малым различаем между и в реальной ступени в расчетах можно принять осевые скорости перед и за колесом равным среднему из указанных выше значений.

В соответствии осевая скорость в ступени уменьшается к периферии и увеличивается к втулке лопатки.

С ростом U, уменьшением Ca и увеличением Cu по радиусу уменьшаются абсолютные и относительные скорости и углы потока в ступени с , . Лопатки РК ступени с , закручены по высоте несколько меньше, чем при Cu*r=const. Лопатки ВНА ступени с , сильнее изогнуты в периферийной части и почти не отклоняют поток у втулки. Преимуществом этого закона является возможность использовать более высокие значения окружных скоростей. Ступени с постоянной степенью реактивностью и теоретическим напором широко применяются в авиации.

Расчет ступени приведен в таблицах. 4-4.7

Таблица 4 - Исходные данные

Таблица 4.1 - Расчет и при .

Таблица 4.2 - Расчет некоторых параметров планов скоростей

Таблица 4.3 - Расчет параметров решетки на среднем радиусе.

Таблица 4.4 - Расчет параметров лопаток и профилей по радиусу

Страницы: 1, 2, 3, 4