Роль и место турбомашин в современной технике, страница 2

Двухмерная модель течения рабочего тела в лопаточной машине.

Так как окружная скорость u=ωr, то в ступени поток неравномерный. Поэтому для проведения анализа взаимодействия лопатки газового потока необходимо выделить элементарные ступени с радиальной протяженностью Δr, в пределах которой u=const. Понятие двухмерной модели основано на понятие элементарной ступени, которая получается разворачиванием бесконечно тонкого цилиндра с радиальной протяженностью Δr в плоскости. Мы получили систему крыловидных профилей, где параметры меняются вдоль оси u и a.

Принцип работы ступени осевого компрессора.

В рабочее колесо поток входит со скоростью С1 под углом α1 при этом начинает участвовать в двух движениях (переносном u и относительном W). Входная кромка лопатки установлена под углом β1л который равен кинематическому углу β1 – это условие безударного обтекания профиля. Разница между β1 и β1л есть угол атаки. i = β1л - β1Ступень ОК проектируется так, чтобы (С3≈С1).

МЛК РК выполняется диффузорным, поэтому конструктивный угол β2л > β1л следовательно происходит уменьшение относительной скорости (w) и увеличение давления (температуры) по относительному движению. Абсолютная скорость С в РК увеличивается, т.к. подводится механическая работа С2>C1. НА ступени ОК проектируется так, что α2л равен кинематическому углу α2. α3л > α2л - это обеспечивает диффузорный МЛК, следовательно в НА происходит уменьшение скорости С2 и увеличения давления и температуры.

Если совместить треугольники на входе и выходе из рабочей решетки в одном полюсе то получится план скоростей.

Δ β = β2 - β1 – угол поворота потока. Для ОК Δ β ≤ 300. ΔСu – закрутка потока. ΔСu = Сu2 - Сu1 ΔWu = Wu2 - Wu1 Wa1=Ca1 Wa2 =Ca2 Проекция абсолютной скорости на ось u есть закрутка потока в соответствующем сечении. α- угол в абсолютном движении. β- угол в относительном движении.

Ступень осевой турбины.

СА устанавливается перед РК для разгона потока. Рабочее тело покидает СА со скоростью С1 под углом α1 и на кромках РК начинает участвовать в двух движениях (переносном U и относительном W). Для выполнения МЛК СА конфузорным α1л < α0л это позволит разогнать поток. РК также имеет конфузорный канал β1л>β2л. В РК производится отвод работы следовательно С2<C1. Угол характеризующий работу ступени ОТ – угол Δβ (Δβ достигает 1200), поэтому для привода 4-7 ступеней компрессора достаточно одной ступени турбины.

α2(60-120o)

α2 (70-120o)

α1

β2

α1

C1а=Wa1

β2

C2а=W2a

β1

β1

C2а=W2a

C1а=Wa1

C1

Δβ

W1

C2

W2

C1

W1

C2

W2

C2u

W2u

W1u

C2u

W1u

C1u

C1u

ΔWu

ΔWu

W2u

ΔCu

ΔCu

ΔWu=Wu2-Wu1 ΔCu=Cu1-Cu2

ΔW1=Wu1+Wu2 ΔCu=Cu1+Cu2

Δβ=180-(β1+β2)

З-х мерная модель течения в лопаточной машине.

Используется для определения меридиональной формы проточной части.

Элементарная частица массой Δm движется вдоль линии тока S со скоростью Сm. На нее действует вдоль R – (радиус кривизны меридиональной формы) центробежная сила Pцб=Δm(CR2/R). Вдоль радиуса r- кольцевого сечения ЛМ: центробежная сила Rцб=Δm(CU2/r) (т.к. частица перемещается по окружности ).Введем систему координат n-S.

Частица находится в поле действия гидродинамических сил давления. На нижнюю грань действует давление p, на верхнюю грань (p+Δp). Δp –давление массы частицы  На частицу будет действовать сила F со стороны лопатки.

Условия равновесия частиц находящихся на линии тока S в соответственной системе координат n-S.

Допущения: Пусть линия тока будет параллельна оси лопаточной машины

тогда Pцб вдоль нормали равна 0 =>