величине ρK = 0,5 обеспечиваются наибольшие значения напора и КПД ступени, поэтому данная величина рекомендуется для всех ступеней компрессора. Кроме того, при данном значении получаются идентичными профили лопаток рабочего колеса и спрямляющего аппарата, что облегчает их изготовление. Выбираем ρK = 0.5..
5. Окружная составляющая скорости движения воздуха.
88.83. м/с
6. Абсолютная скорость движения воздуха
200.72. м/с
7.Относительная скорость движения воздуха
236.86. м/с
8. Скорость распространения звука
310.5. м/с
9. Число М на среднем диаметре может превышать 0,8, т.к. первые лопатки - трансзвуковые
0.76.
10. Термодинамические параметры воздуха на входе в компрессор
269.02. К
7,74Е+04
Па
1.00273. кг/м3
11. Площадь проточной части на входе в компрессор
0.959. м2
12. Параметры рабочего колеса:
12.1. Диаметр рабочего колеса
1.18. м
12.2. Диаметр втулки
0.41. м
12.3. Средний диаметр рабочего колеса
0.79. м
12.3.Высота лопатки
0.38. м
13. Удлинение лопатки и густота лопаточной решётки
На основании опытных данных для первой ступени
компрессора удлинение лопатки 
и
густота лопаточной решётки 
.
Выбираем 
3.8. и 
0.8..
14. Хорда лопатки
Из п.13 хорда лопатки 
0.1009. м.
15. Шаг лопаток на рабочем колесе
Из п.13 шаг лопаток 
0.1261. м.
16. Ширина первой ступени
0.21.
17. Число лопаток рабочего колеса первой ступени
20
18. Частота вращения ротора
5504.122
об/мин
Геометрические размеры последней ступени рассчитываю на выходе из спрямляющего аппарата, где из энергетического расчёта известны температура TK* и давление PK* заторможенного потока. Осевая скорость на выходе из компрессора сa к = 120 – 170 м/с, принимаем сa к = 150. м/с.
1. Термодинамические параметры воздуха на выходе из компрессора
432.62. К
3.34∙10-5
Па
2.69. кг/м3
2. Площадь проточной части на входе в компрессор
0.428. м2
3. Параметры рабочего колеса:
3.1. Диаметр втулки
0.920. м
3.2. Средний диаметр рабочего колеса
1.050. м
3.3. Высота лопатки
0.129. м
4. Удлинение лопатки и густота лопаточной решётки
На основании опытных данных для последней ступени
компрессора удлинение лопатки 
и
густота лопаточной решётки 
.
Выбираем 2.1. и 1.3..
5. Хорда лопатки
Из п.4 хорда лопатки 
0.061. м.
6. Шаг лопаток на спрямляющем аппарате
Из п.4 шаг лопаток 
0.047. м.
7. Ширина последней ступени
0.129. м
8. Число лопаток спрямляющего аппарата последней ступени
70
9. Длина компрессора
0.8524. м
Результат расчета остальных сьупеней (выполняется аналогично) имеет смысл свести в таблицу.
Ширина направляющего аппарата: SНА=0,7·S1=0.147. м
Ширина радиальной стойки: SРС=S1=0.210. м
|
Тг*= |
1650 |
К |
Температура газа за камерой сгорания |
||
|
Ттв*= |
1331.12 |
К |
Температура газа за турбиной высокого давления |
||
|
Тт* = |
1091 |
К |
Температура газа за турбиной |
||
|
Рг* = |
2334160 |
Па |
Давление газа за камерой сгорания |
||
|
Ртв*= |
829677.7 |
Па |
Давление газа за турбиной высокого давления |
||
|
Рт* = |
357437.5 |
Па |
Давление газа за турбиной |
||
|
ηтн*= |
0,91 |
КПД турбины низкого давления |
|||
|
ηтв*= |
0,91 |
КПД турбины высокого давления |
|||
|
Lтв*= |
384.4 |
кДж/кг К |
Работа турбины высокого давления |
||
|
Lтн*= |
156.45 |
кДж/кг К |
Работа турбины низкого давления |
||
|
Gг = |
96.8 |
кг/с |
Расход газа через турбину |
||
Термодинамические параметры газа:
kг = 1,33; Rг = 288 Дж/(кг К) ; Cp г = 1131 Дж/(кг К).
Форма проточной части – с постоянным средним диаметром, как у прототипа.
Работа турбины lT = 384.4 кДж/кг. Согласно тому, что работа одной ступени не должна превышать 250 кДж/кг, число ступеней турбины Z = 2..
Средняя работа ступени: 
192.2. кДж/кг
Работа первой ступени турбины:
221.03. кДж/кг
Работа второй ступени
l3 = lT – l1 = 163.37. кДж/кг.
1. Окружная скорость рабочего колеса на среднем диаметре
Обычно составляет ucp1 = 270 – 370 м/с и выбирается с учётом её зависимости от окружной скорости uнар в лопаток компрессора на внешнем диаметре.
351.5. м/с
2. Коэффициент нагрузки ступени
Находится в пределах 1,2 – 1,8 для получения высокого КПД.
1.78.
3. Критическая скорость истечения
736.548. м/с
4. Скорость истечения газа из соплового аппарата
Работа ступени турбины l1 = 221.03. < 240 кДж/кг, поэтому принимаем коэффициент в
скобках 0,86 (см. ниже). Коэффициент скорости 
0.86.. Находим скорость истечения:
614.4. м/с
Отношение 
должно
находится в пределах 0,55 – 0,75 для получения достаточно высокого КПД.
По расчётам
0.57..
5. Находим окружную и осевую составляющую скорости истечения:
Выбираем α1 = 20.o, чтобы отношение
скоростей 
=0.59.
Окружная составляющая:
557.37. м/с
Осевая составляющая:
210.14. м/с
Отношение скоростей 
0.59. - лежит в рекомендуемых пределах.
6. Относительная скорость движения газа на входе в лопатки
308.5. м/с
7. Степень реактивности
В турбине степень реактивности на среднем диаметре составляет ρT = 0,3 – 0,4 на первой ступени и доходит до 0,5 на последней ступени. При ρT > 0,5 КПД турбины из-за чрезмерной закрутки ∆сu газа на выходе из лопаток рабочего колеса начинает снижаться. Принимаем ρT = 0.4..
8. Абсолютная скорость газа на выходе из лопаток рабочего колеса.
335.09. м/с
9. Относительная скорость
551.54. м/с
10. Закрутка потока в колесе
Из условия 
находим
закрутку потока газа:
628.8. м/с
11. Находим окружную составляющую скорости на выходе из рабочего колеса.
51.44. м/с
Направление абсолютной скорости с2:
0.1535.
Откуда α2 = 81.o.
Во избежание больших гидравлических потерь α2 = 80o – 90o. Полученное значение лежит в рекомендуемых пределах.
12. Осевая составляющая абсолютной скорости:
331.1. м/с
13. Направление вектора скорости w2
0.63.
Откуда угол 
39.4°
14. Термодинамические параметры газа перед рабочим колесом
1483*
К
1.52∙105
Па
3.55. кг/м3
15.Средний диаметр колеса
0.555.м
16. Площадь проточной части
1.295. м2
17. Высота лопатки
0.743. м
18. Диаметры колеса:
наружный 
1.298. м внутренний 
0.188.м
19. Относительный диаметр втулки
0.144.
Рекомендуемые пределы – 0.75 – 0,85. По расчётам относительный диаметр втулки находится в рекомендуемых пределах.
20. Хорда лопатки
В соответствии со статистическими данными
0.033. м
21. Шаг лопаток на рабочем колесе
0.022. м
22. Ширина рабочего колеса
0.323. м
23. Ширина всей ступени
0.743. м
24. Число лопаток на рабочем колесе первой ступени
77.45
На выходе их последней ступени турбины абсолютная скорость cT практически равна осевой составляющей caт и должна быть больше скорости с2а = 331.11. м/с, но не превышать 350 м/с. Принимаем ст = 332. м/с.
1. Определяем термодинамические параметры газа за турбиной:
1042.6. К
297597.98. Па
0.099. кг/м3
2. Геометрические параметры проточной части на выходе из рабочего колеса последней ступени турбины:
площадь проточной части 
2.953. м2;
наружный диаметр: 
2.249. м внутренний диаметр:
1.139. м
3. Высота лопатки на выходе из РК:
0.554. м
4. Ширина последней ступени:
Zт
0.426. м
5. Длина турбины:
0.118. м
По статистическим данным из условия прочности лопаток
последней ступени в выполненных конструкциях
.
0.99. < 0,25 – не находится в рекомендованных пределах.
У прототипа проектируемого двигателя (АЛ-31Ф) камера сгорания трубчато-кольцевого типа.
1. Плотность воздуха на входе в камеру.
Так как скорость воздуха cкам не велика, то
принимаем 
и
определяем плотность воздуха на входе в камеру сгорания:
10.6. кг/м3
2. Площадь поперечного сечения камеры сгорания
Выбираем среднюю скорость на входе в жаровую трубу cкам = 25. м/с и определяем площадь поперечного сечения:
0.407. м2
3. Наружный диаметр камеры сгорания:
1.298. м
4. Внутренний диаметр
1.079. м
5. Относительный внутренний диаметр
Рекомендуемые пределы – 0,35 – 0,45.
0.832.
Как видно, относительный внутренний диаметр находится в рекомендованных пределах.
6. Диаметр окружности по центрам жаровых труб:
1.193. м
7. Диаметр жаровых труб
0.07.
8. Число жаровых труб
48.21
Так как ТК* = 805 К, ТГ* = 1650. К, скам = 25. м/с представляют для ТРД средние величины, выбираем длину жаровой трубы Sж = 0.56. м и длина камеры сгорания sкам = 0.13.+Sж = 0.56. м = 0.69.
Список литературы
1. Попов В.Г., Ярославцев Н.Л. Энергетический и газодинамический расчёт ТРД. Методические указания по курсовому проектированию авиационного
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
