Основные допущения и упрощения, применяемые в теории

турбомашин………………………………………………………………….17

2.2. Влияние вида движения на параметры потока………………………… 22

2.3. Расчетные модели турбомашин……………………………………… 23

2.4. Уравнение расхода., ……………………………………………………… 27

2.5. Уравнение энергии…………………………………………………………28

2.5.1.Уравнение энергии в тепловой форме………………………………… 28

2.5.2. Уравнение энергии в механической форме (обобщённое

уравнение Бернулли)……………………………………………………..29

2.5.3. Уравнение энергии для рабочего колеса турбомашины

с учётом потерь вне контрольного пространства…………………… 30

2.5.4. Уравнение энергии для ступени турбомашины …………………….. 31

2.6. Уравнение момента, мощности и удельной работы для рабочего

колеса турбомашин…………………………………. ……………………32

2.6.1 Уравнение Эйлера в 1-й форме………………………………………….32

2.6.2 Учёт влияния радиального зазора на удельную работу

рабочего колеса ………………………………………………………… 37

2.6.3 Частные случаи записи уравнения момента, мощности и удельной работы………………………………………………………………… 38

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ТУРБОМАШИНАХ

И ИХ ИЗОБРАЖЕНИЕ В P-V, T-S И i-s диаграммах………………43

3.1 Компрессор….……………………………………………………………43

Изображение процесса сжатия в компрессоре

в P-V диаграмме ...………………………………………………………43

Изображение процесса сжатия в компрессоре

в T-S диаграмме………………………………………………………. 46

Изображение процесса сжатия в компрессоре

в I-S диаграмме………………………………………………………… 49

3.2 Турбина…………………………………………………. ………………. 50

3.2.1 Процесс расширения в турбине в P-Vдиаграмме …………. ……… 50

3.2.2 Процесс расширения в турбине в T-S диаграмме………………… 52

3.2.3 Изображение процесса расширения в турбине в i-S диаграмме…… 53

4. КОЭФФИЦИЕНТЫ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ ЛОПАТОЧНЫХ

машин……………………………………………………………………56

4.1. Коэффициенты полезного действия компрессоров…………………. 56

4.2. Коэффициенты полезного действия турбин………………………… 58

Связь КПД многоступенчатой лопаточной машины и её отдельных

ступеней……………..………………………………………………… 60

4.3.1 Компрессор ………………………………………………………… 60

4.3.2 Турбина...………………………………………………………………62

ЛИТЕРАТУРА……………………………………………………………… 63

ВВЕДЕНИЕ

Дисциплина " Теория и расчет турбомашин транспортных и стационарных ГТУ" изучает рабочий процесс, характеристики и регулирование турбомашин различного назначения.

Эти машины являются основными элементами энергетических установок, являющихся силовым двигателем для транспортных систем (самолетов, вертолетов, наземных транспортных средств гражданского и военного применения) и главным узлом газотурбинных установок энергетического машиностроения (тепловых электростанций, газоперекачивающих станций автономного функционирования и т.д.).

Столь широкий спектр применения турбомашин не позволяет иметь единую методику проектирования этих агрегатов, т.к. требования к ним, в частности, связанные с условиями эксплуатации различны.

Поэтому при общности рабочего процесса, типов и схем турбомашин специфика применения в авиационной технике диктует ряд особенностей в вопросах газодинамического проектирования и конструктивного воплощения машин разного назначения.

Например, для авиационных двигателей важнейшими требованиями являются:

1. минимальные габариты и масса,

2. высокая надежность конструкции,

3. широкий диапазон рабочих режимов,

4. высокая эффективность преобразования энергии (КПД), что непосредственно связано с дальностью полета.

Нетрудно заметить, что эти естественные требования в принципе противоречивы. Так, для повышения надежности работы обычно увеличивают толщину стенок элементов конструкции, в частности лопаток, составляющих основу ступеней турбомашин, а это приводит, с одной стороны к повышению массы двигателя, с другой - к снижению КПД и т.д. Для стационарных газотурбинных установок главным является требование высокой эффективности при длительной работоспособности, а такие параметры как масса агрегата интересуют разработчиков с точки зрения металлоёмкости, возможности транспортировки узлов и монтажа.

Приведенные примеры показывают, что подход к выбору схем и параметров элементов турбомашин должен быть во многом различным.

ТУРБОМАШИНАМИ называют такие машины, в которых подвод энергии к рабочему телу (жидкости, газу) или отвод энергии от рабочего тела осуществляется в результате взаимодействия потока рабочего тела с деталями специальной формы расположенными на ободе колеса, называемыми лопатками. Поэтому ТУРБОМАШИНЫ часто называют ЛОПАТОЧНЫМИ МАШИНАМИ.

Предметом изучения в рассматриваемой дисциплине являются турбомашины, в которых рабочим телом является газ. Как известно, газ изменяет объём при изменении давления, поэтому турбомашины, в которых энергия подводится к газу называются КОМПРЕССОРАМИ, а те, в которых энергия отводится от газа принято называть ГАЗОВЫМИ ТУРБИНАМИ.

В основу данного пособия положены материалы курса лекций, читавшегося в Московском государственном авиационном институте (МАИ) профессором К.В.Холщевниковым, составляющие основу учебника [1] того же автора. Некоторые изменения в содержание и построение второго издания [2] внесены в связи с тем, что в течение периода, прошедшего со времени выхода учебника [1] (1970г.) изменилась трактовка некоторых понятий и методы решения ряда задач. Получено много новых данных по математическому описанию процессов, происходящих в турбомашинах, широкое распространение получили персональные ЭВМ, что позволило существенно расширить применение при проектировании компрессоров и турбин математических моделей, учитывающих такие эффекты, как сжимаемость и вязкость газа, а также пространственный характер течения в полостях турбомашин.

Значительные успехи в области исследования рабочего процесса и разработке методов расчета турбомашин были достигнуты не только за рубежом, но и отечественными учеными, конструкторами и коллективами таких организаций, как ЦИАМ, ЦАГИ, конструкторских бюро " Союз", " Сатурн", КБ им.В.Климова, РКБМ и др., учебных заведений - МАИ, ХАИ, СПбГТУ, МГТУ им.. Э.Баумана, ВВИА им. проф. Н.Е.Жуковского и др. Эти материалы нашли отражение в учебниках [2], [3], [4], [5] и др., а также в многочисленных монографиях, статьях и учебных пособиях.

В последние годы появилась практика конверсионного внедрения достижений и разработок, выполненных в одной из отраслей, в смежные отрасли, что требует освещения этих вопросов в учебных курсах, предназначенных для подготовки специалистов в профильных ВУЗ-ах, в частности в МАИ.

Указанными причинами, главным образом, продиктована необходимость издания данного учебного пособия.

 

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться: