4.5 Построение профиля лопатки турбины

Исходными данными для построения профилей на различных радиусах являются полученные в расчетах параметры потока по высоте лопатки для принятого закона профилирования.

Рассмотрим способ построения профиля лопатки, основанный на применении исходных аэродинамических профилей.

Профилирование элементов проточной части турбины на базе аэродинамических профилей может быть разделено на две части: построение осевых линий профилей, образующих решетки турбины, и построение профилей лопаток.

Осевую линию профиля, схеме расположения которого показана на рис.4.3, строят в такой последовательности.

Рис. 4.3. Геометрические параметры рабочей решетки турбины

Относительный шаг решетки СА на среднем диаметре задают .

Удлинение лопатки СА задают и определяют хорду профиля на среднем диаметре:

,

где для первых ступеней; для последних, если это допускают напряжения и не снижается КПД из-за уменьшения числа .

На остальных радиусах принимают .

Шаг решетки СА на среднем диаметре находят по формуле

и определяют число лопаток СА:

. (4.6)

Простое целое число лопаток выбирают ближайшим к определенному по формуле (4.6). После выбора уточняют значения и .

Относительный шаг решетки РК на среднем радиусе выбирают в пределах и находят хорду профиля решетки РК на среднем диметре:

,

где для первых ступеней; для последних ступеней турбины.

На остальных расчетных радиусах принимают .

Щаг решетки РК на среднем диаметре определяют по формуле

и находят число лопаток РК:

.

Простое целое число лопаток выбирают не кратным , после чего уточняют значения и .

Угол изгиба выходной кромки профиля определяют, исходя из допущения, что этот угол равен эффективному углу: для РК , для СА .

Угол изгиба выходной кромки определяют по формуле

,

где выбирают в пределах от минус 4 до минус .

Задаваясь углом атаки і на входе в СА в пределах от 0 до плюс и в РК в пределах от минус 5 до плюс , вычисляют углы изгиба входной кромки:

.

Угол изгиба профиля подсчитывают по формуле

.

Для построения осевой линии профиля вычисляют углы изгиба входной и выходной кромок по формулам:

; ,

где .

Затем находят угол установки профиля

и проекцию хорды на осевое направление .

Среднюю линию исходного профиля изгибают по дуге окружности или по параболе так, чтобы углы у передней и задней кромок и соответствовали расчету.

Для повышения точности среднюю линию профиля лопаток турбины (как и всего профиля) строят в большом масштабе(2:1; 5:1). При графическом построении средней линии проводят две параллельные прямые І-І и П-П на расстоянии S друг от друга, затем линию АВ под углом к фронту решетки (рис.4.4,а). Из точек А и В под углами и проводят линии АС и ВС до их пересечения. Отрезки АС и ВС разбивают на равное число частей. Одноименные точки соединяют прямыми, затем проводят огибающую, которая является искомой средней линией, изогнутой по параболе.

Рис. 4.4. Построение средней линии и решётки профилей

Построение профилей лопаток можно производить путем изгиба стандартных аэродинамических профилей по известной средней линии. Часто используют симметричный аэродинамический профиль (рис.4.5) с относительной толщиной , координаты которого приведены в табл.4.3.

Таблица 4.3

Геометрические характеристики профиля лопатки турбины

	0	1,25	2,5	5,0	10	15	20	30	40	50	60	70	80	90	95	100
	0	11,7	15,4	19,9	27,4	34,0	39,5	47,2	50,9	47,6	37,0	25,1	14,2	8,5	7,2	0

Рис.4.5. Симметричный аэродинамический профиль

Примечание. - расстояние от передней кромки профиля в процентах от хорды; и - ординаты верхней и нижней поверхности профиля в процентах от .

При построении профиля относительные координаты точек пересчитывают в абсолютные значения. Для этого выбирают максимальную относительную толщину профиля:

- для лопаток СА на всех радиусах ;

- для лопаток РК у корня (большая величина для активных профилей), на периферии , в среднем сечении .

Абсолютная максимальная толщина профиля . В таблицу заносят ординаты верхней и нижней поверхностей профиля для соответствующего расстояния Х, которые подсчитывают по формулам:

; ; .

Принимая длину средней линии профиля за 100% хорды, задают различные значения относительной длины и откладывают от средней линии по нормали к ней ординаты и верхней и нижней поверхностей профиля (рис.3.4,б). На рисунке для выбранного сечения на расстоянии шага t вычерчивают профиль второй лопатки.