3. Имея расчет по варианту 2 возможно уточнение расчета потребного охлаждения

турбины и соответственно КПД охлаждаемой турбины. (Реально для одноступенчатой турбины).

Исходя из графика Т_{л доп} = f(ресурса, материала лопаток, _дл ) уточняем Т_{л доп}

Далее уточняем коэффициенты глубины охлаждения ТЭТАZ и ТЭТА1, по которым и выбранному типу охлаждения возможно определить потребный расход на охлаждение рабочих колес (желательно для всех венцов, хотя на данном этапе расчетов еще не известны напряжения в корне рабочих лопаток промежуточных ступеней). По найденному значению расхода охлаждающего воздуха уточняем КПД охлаждаемой турбины. (Подробности см. методическое пособие или рис.8.49, 8.52, и 8.58 в книге Холщевников К.В., Емин О.Н., Митрохин В.Т. «Теория и расчет авиационных лопаточных машин». Изд. Машиностроение, 1986.)

В программе не предусмотрен расчет охлаждения промежуточных ступеней и сопловых аппаратов, что снижает достоверность расчетов на охлаждение. Считается, что СА могут быть неохлаждаемыми, если температура газа перед ними меньше 1200-1250 К.

Если проектируется высокотемпературная турбина (Т_г*>1700 K), то возможно запланировать наличие теплообменника для охлаждения охлаждающего воздуха (в п. 16 задается + и в п.47 задается Т_охл<Т_к*).

Следует отметить, что расчет охлаждения рабочих лопаток и лопаток сопловых аппаратов многоступенчатой турбины возможен при наличии таких данных, как распределение работ по ступеням турбины и известной геометрии проточной части. А так как на данном этапе такой информации еще нет, рекомендуем в первом приближении ограничиться проверкой значений _дл для последней и первой ступеней и сопоставлением этих значений с экспериментальными данными (см. рис.8.58. из книги «Теория и расчет авиационных лопаточных машин»), т.е. ограничиться вариантом 2.

Кроме вышеперечисленных необходимо задать следующие параметры: температуру и давление на входе в двигатель Р_в* и Т_в* (см. п. 17 и18), расход воздуха, степень двухконтурности и температуру газа в камере сгорания G_в, m, Т_г* (п. 19, 20, 21), значения КПД компрессоров и турбин (п.п. 26-30), степени повышения давления в каскадах компрессоров (п.п. 22-24). Данные должны соответствовать значениям, задаваемым и полученным в расчетах по программе PR12.exe. Кроме указанных задаются:

- втулочное отношение (0,3-0,35) в п. 34,

- приведенная скорость на выходе из турбины (0,4-0,45) в п. 33,

- окружные скорости на периферии первой ступени вентилятора U_в в п.31 (360-380 м/с для дозвуковых ступеней и 450-500 м/с для сверхзвуковых ступеней),

- коэффициент производительности компрессора (вентилятора) = 0,6-0,8 (меньшие значения характерны для дозвуковых ступеней, большие для сверхзвуковых) в п. 32,

- отношение среднего диаметра турбины и разделительного диаметра D_т/D_р в п. 35 (рекомендуемый диапазон 1,1-1,3).

Задача - получить минимум ступеней турбины при рекомендованных значениях нагруженности ступеней турбины, одновременно с этим оставаясь в допустимых диапазонах указанных выше параметров (и в первую очередь значения коэффициентов интенсивности охлаждения первой и последней ступеней ТЭТАZ и ТЭТА1 не должны превышать значений 0,3-0,6, а значения длительной прочности должны оставаться в пределах 20 – 60 Дан/мм²). Для этого возможно придется провести ряд расчетов при различных сочетаниях параметров исходных данных в рекомендуемых диапазонах (возможно придется вернуться к согласованию параметров внешнего контура после согласования параметров внутреннего).

Далее проводим расчеты по согласованию параметров внутреннего контура. Запускаем программу PR5.exe (согласование компрессора и турбины газогенератора).

После ответов на вводные вопросы на экране появляется диалоговое окно.

СОГЛАСОВАНИЕ ТУРБИНЫ И КОМПРЕССОРА ГАЗОГЕНЕРАТОРА ДАТА:

1.UК (М/С) + 12.PВ(PBK)= 314513. 27.UК(М/С)=400.0 ПИ СОГЛ= 7.494

2.UТ СР + 13.TВ(TBK)= 420.0 28.UТ СР =430.0 СИГМАРZ= 10806.

3.UТ СР/UК - 14.ПИ КОМ =12.00 29.UТСР/UК=1.075 СИГМАР1= 10806.

15.TГ =1640. 30.GK ОТН = .30 TWZ = 1276.

4.Y * - 16.GВ = 80.0 31.ЛАМБДАТ= .4 TW1 = 1276.

5.L U ОТН - 17.КПД К = .860 32.Y* = .397 ТЭТА Z = .64527

6.Z Т + 18.КПД Т = .880 33.L U ОТН= 2.879 ТЭТА 1 = .64527

19.КПД МЕХ= .990 34.Z T = 1.000 ПИ ТУР = 4.337

7.СИГМ ДЛZ + 20.СИГМ КС= .950 35.СГ1/СГZ= 1.000 ДВТ ОТН= .870

8.KСИГ ДЛZ - 21.ДЛТ ОТБ= .03 36.TЛ Z = 1050. D СР/H =14.373

22.ДЛТ РК = .97 37.TЛ 1 = 1050. DК/DТ = .870

9.СИГМ ДЛ1 + 23.АЛЬФА Т= 84. 38.СИГМДЛZ= 38000. DК = .751

10.KСИГ ДЛ1 - 24.KG = .97 39.KСИГДЛZ= 3.517 DТ = .864

25.РО ЛОП.= 8400. 40.СИГМДЛ1= 24000. N(ОБ/М)=10167.

11.T ОХЛ - 26.Ф = .5 41.KСИГДЛ1= 2.221

42.T ОХЛ = 925.7

СТУДЕНТ: ГРУППА:

=============================================================================

Левый столбец (п.1….11) определяет задаваемые параметры.

Первая группа параметров – задаются 2 из 3-х возможных параметров. Напротив задаваемых ставим «+», напротив считаемого «-».Возможно задавать п.1, 3. Значения указанных параметров вводятся в п. 27 и 29. Окружные скорости U_к = 500-550 м/с. Отношение U_{т ср/} U_к = 0,9-1,3.

Вторая группа параметров – задается 1 из 3-х возможных. В начале расчета возможно задавать параметр нагруженности турбины Lu (п.5). Рекомендованный диапазон по Lu = 1,2… 2,0 (оптимальные значения 1,6-1,8). При повторном расчете уточняется число ступеней (целое значение) турбины. Желательно подобрать вариант с z_т <= 2 (лучше проектировать одноступенчатую турбину газогенератора). Значение вводится в п. 33.

Третья группа параметров включает в себя 5 величин (п.п. 7-11). Здесь возможны следующие варианты:

• задать запасы прочности первой и последней ступени =2 или 1,8 (п.8 и п.10, п.39 и п.41);

• или задать значения длительной прочности (п.7 и п.9, п.38 и п.40);

• дополнительно задать температуру охлаждающего воздуха (если планируется наличие теплообменника) п.11 и п. 42.

Если температура охлаждающего воздуха не задана при расчете она будет принята равной полной температуре на выходе из компрессора. Допустимые температуры рабочих лопаток принимаются равными 1050 – 1250 К (п.36 и п.37). По рассчитанным температурам торможения в относительном движении первой и последней ступеней (TW Z и TW 1) определяются значения коэффициентов интенсивности охлаждения первой и последней ступеней (ТЭТАZ и ТЭТА1 см. последний столбец результатов). Рассчитываются значения напряжений растяжения в корне рабочих лопаток последней ступени. По заданному отношению _р1/_рz (п. 46) вычисляется напряжение в корне рабочей лопатки первой ступени. Отношение _р1/_рz задается равным 1 при одной ступени турбины и <1 при Z_T>1.

Кроме вышеперечисленных необходимо задать следующие параметры: температуру и давление на входе в газогенератор Р_вк* и Т_вк* (см. п. 12 и13), расход воздуха на входе в газогенератор и температуру газа в камере сгорания G_вк, Т_г* (п. 15, 16), значения КПД компрессоров и турбин (п.п. 17-19), степень повышения давления в компрессоре высокого давления (п. 14). Данные должны соответствовать значениям, задаваемым и полученным в расчетах по программе PR6.exe. Кроме указанных задаются:

- приведенная скорость на выходе из турбины (0,4-0,55) в п. 31,

- окружные скорости на периферии первой ступени компрессора U_к в п.27 ( 450-550 м/с),

- коэффициент производительности компрессора) = 0,2-0,4 (в п. 30),

Задача - получить минимум ступеней турбины при рекомендованных значениях нагруженности ступеней турбины, одновременно с этим оставаясь в допустимых диапазонах указанных выше параметров (и в первую очередь значения коэффициентов интенсивности охлаждения первой и последней ступеней ТЭТАZ и ТЭТА1 не должны превышать значений 0,3-0,6, а значения длительной прочности должны оставаться в пределах 20 – 60 Дан/мм²), одновременно при этом добиться гладкой проточной части.

Желательно получить приближенное равенство диаметров компрессора и разделительного диаметра вентилятора и равенство средних диаметров турбин газогенератор и вентилятора. Для этого возможно придется провести ряд расчетов при различных сочетаниях параметров исходных данных в рекомендуемых диапазонах (возможно придется вернуться к согласованию параметров внешнего контура после согласования параметров внутреннего). Средний диаметр турбины газогенератора не выводится на печать, но его можно получить из: (U_{т ср/} U_к)* D_к см. п. 29 и последний столбец результатов.