Назначение схемы и области применения лопаточных машин. Основные параметры, характеризующие работу ЛМ. Основное уравнение турбомашин. Уравнение Эйлера для турбомашин. Схема и принцип действия ступени осевого компрессора. Характеристика ступени осевой турбины, страница 8

Профильные потери – это потери на трение и вихреобразование в пограничном слое на лопатках, а также при его отрыве на выпуклой и вогнутой сторонах. Кроме того потери от вихреобразования в закромочном следе на выходе из решетки (кромочные потери). Волновые потери – потери, возникающие при торможении в межлопаточном канале. Кроме того дополнительные потери возникают в решетках при наличии охлаждения – при взаимодействии восходящего охлаждающего воздуха и основного потока. Наибольшее влияние на потери на охлаждаемых решетках оказывает следующий фактор – относительный шаг решетки () – величина обратная густоте. Оптимальный шаг, это шаг, которому соответствует минимальное количество потерь.

Кромочные потери. Толщина выходной кромки играет чрезвычайно важную роль:

.

Чем меньше толщина выходной кромки, тем слабее развито вихреобразование в срезе. Однако существенно уменьшить выходную кромку нельзя, т.к. тонкие кромки могут привести к трещинам лопаток, обгоранию. При  кромочные потери соизмеримы с профильными потерями.

Существенное влияние вносит также:

а) угол поворота потока в решетке .  – для плоской решетки.  – для конической решетки или для лопаточного венца;

б) толщина профиля ;

в) от чисел М₁ (λ) – для соплового аппарата, М_2w (r_w) – для рабочего колеса.

Существуют обобщенные полуэмпирические зависимости от перечисленных величин, видов решетки и режимов натекания.

Толщины и профилирование лопаток в выходной области при больших скоростях потока в межлопаточных каналах определяют, учитывая волновые потери.

Типичная зависимость роста потерь от скорости.

При  местные звуковые зоны отсутствуют. Дальнейшее увеличение скорости на выходе из решетки приводит к росту потерь. При дальнейшем увеличении   тоже возрастает. Но при определенном значении скорости потери немного снижаются, т.к. скачки уплотнения не имеют достаточной интенсивности для отрыва пограничного слоя. Если же мы и дальше будем увеличивать скорость, интенсивность скачков уплотнения возрастет и величина потерь резко увеличится. Большое влияние на величину потерь оказывает угол натекания. Наиболее интенсивный рост потерь соответствует положительному углу натекания. Поэтому при проектировании необходимо строить решетку так, чтобы она обеспечивала оптимальный угол натекания (как правило, это небольшие отрицательные углы).

ЛЕКЦИЯ №16

Характеристика ступени осевой турбины.

Эффективность турбины характеризуется КПД – . Также одним из основных параметров является угол , т.к. чем ближе к осевому будет его направление, тем меньше будут потери связанные с закруткой потока. И , и  зависят от степени расширения , количества оборотов двигателя , полной температуры газов перед турбиной  и полным давлением перед турбиной . Таким образом, для анализа влияния работы турбины на ГТД вцелом необходимы следующие параметры: , , , скорость и направление потока на выходе из турбины. Эти параметры могут быть представлены в виде зависимостей  при заданных условиях на входе.

Чаще всего характеристики турбины строят в критериальных параметрах (параметрах подобия).

Все газодинамические функции зависят от параметров подобия, например:

 может быть заменено на , .

,

.

.

.

.

Рост перепада давления в СА приводит к увеличению скорости истечения газов из соплового аппарата (с₁) и, соответственно, к росту . При этом увеличивается параметр расхода. Но это будет происходить до тех пор, пока параметр не станет близким к критическому.

Дальнейшее увеличение  приведет к росту уровня скоростей в рабочем колесе, пока не произойдет запирание каналов. Тогда последующее повышение  не будет влиять на изменение параметра расхода – это критический .

В соответствии с представлениями о величине потерь в решетке профилей отрицательный угол натекания приводит к уменьшению потерь, а положительный – к их резкому росту. На режимах положительного угла натекания КПД падает быстрее, чем когда углы натекания отрицательны.