Рабочая лопатка первой ступени турбины ТВаД

Транспорт » Рабочая лопатка первой ступени турбины ТВаД

Техническое задание на исследование термонапряженного состояния охлаждаемой лопатки ТВаД

1. Объект исслндования: Рабочая лопатка 1-й ступени турбины газогенератора.

2. Условия применения: ТВаД с мощностью на взлетном режиме 8800 КВт (М=0, Н=0) для пассажирского самолёта

3. Цель исследования: Оптимизация термонапряженного состояния лопатки

4. Основные исходные данные: результаты проектирования по теории лопастных машин и конструкции двигателей:

температура торможения в относительном движении 1350 К;

давление на входе в РК 1,06 МПа;

давление на выходе из РК 0,732 МПа;

относительная скорость на входе в РК 197,3 м/с;

относительная скорость на выходе из РК 529,5 м/с;

температура торможения за компрессором (в ступени отбора воздуха) 707 К;

полное давление за компрессором (в ступени отбора) 1,71 МПа;

расход газа через газогенератор 23,42 кг/с;

отбор воздуха на охлаждение лопатки 2,5%

хорда профиля в среднем сечении 27,3 мм;

радиус входной кромки 1,365 мм;

высота лопатки 38 мм;

угол входа 54,19 град;

угол выхода 19,15 град ;

угол установки профиля 53,8 град;

частота вращения 16100 об/мин;

средний диаметр 519 мм;

интенсивность газовых сил:

в окружном направлении 15700 Н/м;

в осевом направлении 9140 Н/м;

радиус подвода воздуха 202 мм;

число лопаток 72;

щаг решетки 22,65 мм;

данные для вычерчивания наружного контура корневого, среднего

и периферийного сечений - см. табл. …. ;

данные для вычерчивания замка - см. табл. ….

В процессе исследования исходные данные могут уточняться или быть изменены по согласованию с консультантом.

5. Исследование должно вестись по плану представленному в табл.1. В процессе исследования план может быть скорректирован и изменен по согласованию с консультантом.

6. Очетная документация: Результаты исследования должны быть изложены в пояснительной записке. Содержание записки изложено в табл.1.

Примерный перечень иллюстративного материала, представляемого в записке:

– схемы подвода воздуха к лопатке и движения воздуха по лопатке,

– граничные условия теплообмена (изменение коэффициента теплоотдачи и греющей температуры) по контуру лопатки,

– конечно-элементная расчетная сетка,

– диаграммы термонапряженного состояния (неохлаждаемый, охлаждаемый, оптимальный варианты),

– поле температуры и напряжений оптимального варианта.

В записке должны быть приведены распечатки файлов с исходными данными и результатами расчетов: Grurez.txt, Grudef.txt, ИМЯ.st, ИМЯ.tm, Analiz.rap и др.

Желательно выполнение записки на компьютере. Рекомендуемый шрифт - Times New Roman, интервал - обычный, размер - 12. Межстрочный интервал - минимум.

Таблица 1.

Выполняемые р а б о т ы

% готовности

1. Подготовка и анализ исходных данных.

Расчеты греющей и охлаждающей температур.

Уточнение отбора воздуха на охлаждение.

Выбор схемы охлаждения.

5

2. Разработка схемы подвода и распределения воздуха по сечению.

Оценка пропускной способности каналов.

10

3. Создание конечно-элементной расчетной сетки

20

4. Расчет граничных условий теплообмена.

Расчет коэффициентов теплоотдачи на наружной поверхности лопатки.

Определение точек перехода ламинарного пограничного слоя в турбулентный.

Расчет коэффициентов теплоотдачи в каналах охлаждения.

Расчет коэффициентов теплоотдачи в перфорационных каналах.

30

6. Расчет греющей температуры воздушной завесы.

40

7. Расчет температурного поля (неохлаждаемый вариант).

Расчет температурного поля (охлаждаемый вариант)

45

8. Расчет термонапряженного состояния (неохлаждаемый вариант).

Расчет термонапряженного состояния (охлаждаемый вариант).

Анализ термонапряженного состояния.

50

9. Оптимизация термонапряженного состояния.

60

10. Расчет температурного поля и термонапряженного состояния оптимального варианта лопатки.

65

12. Оценка ресурса по малоцикловой усталости и длительной прочности.

70

13. Оформление пояснительной записки.

100

14. Сдача работы.

7. Порядок сдачи и приемки работы: Сдача работы проводится в форме публичной защиты с оценкой по пятибалльной системе. Пояснительная записка должна быть сдана на проверку руководителю не позднее, чем за два дня до установленного срока сдачи.

8. Сроки выполнения: Начало выполнения - 2009 г.

Защита - до 2009 г.

Задание выдал: Задание получил:

доцент каф. 203 студент гр. 250М

Выбирая схему охлаждения, следует учитывать опыт создания уже реализованных и хорошо зарекомендовавших себя в эксплуатации конструкций, а так же технологические возможности производства, новейшие достижения в этой области.

Рабочие лопатки работают в газовом потоке с некоторой температурной неоднородностью. Но она несущественна, так как осредняется из-за высокой частоты вращения. Поэтому можно учитывать только радиальную неоднородность потока, полагая, что для среднего сечения коэффициент радиальной неоднородности потока η=0,05.

Греющая температура:

Таким образом, для обеспечения эффективной работы турбины достаточно применения конвективной схемы охлаждения, представленной на рисунке 1.

Рисунок 1 - Поперечное сечение охлаждаемой лопатки.

Охлаждающую температуру находим по формуле:

,

где - температура торможения из-за последней ступени компрессора высокого давления,

- изменение температуры вследствие спутной закрутки,

=-700С

Рисунок 2-Схема подвода охлаждающего воздуха

- подогрев воздуха центробежными силами.

/c - окружная скорость,

- радиус подвода охлаждающего воздуха,

- средний радиус,

- конвективный подогрев в магистралях подвода,

Принимаем ТЛ=1140 К.

Определяем эффективность охлаждения

Т.к. температура газа меньше 1450К, выбираем тип охлаждения – конвективный.

По графику 2 [1] определяем расход охлаждающего воздуха – 3.5%.

Навигация

Copyright © 2019 - All Rights Reserved - www.transportpath.ru