Задачи по дисциплине «ВВТТ»

1.

Задачи по дисциплине
«ВВТТ»
Карпычев Александр Витальевич группа 2310

2.

Задание 1
• Изобразить рабочий процесс в S-I диаграмме, решетки профилей
и треугольники скоростей для турбинной ступени со степенью
реактивности = -0,1; 0; 0,1; 0.3;0.5,

3.

Р<0

4.

Р=0

5.

Р=0,1

6.

Р=0,3

7.

Р=0,5

8.

Задание 2:
• Изобразить рабочий процесс в S-I диаграмме, решетки профилей
и треугольники скоростей для осевой компрессорной ступени со
степенью реактивности = 1; 0.5; 0.0

9.

Р=1

10.

Р=0,5

11.

P=0

12.

Задание 3:
• Изобразить треугольники скоростей и профили лопаток для
биротативной турбинной ступени, турбинной ступени с
лопаточным диффузором, колеса ветротурбины, гребного винта,
центробежного вентилятора, осевого насоса

13.

Турбинная ступень с ДА

14.

Биротативная турбинная ступень

15.

Колесо ветротурбины

16.

Гребной винт

17.

Центробежный вентилятор

18.

Ступень нагнетателя(Осевого компрессора)

19.

Задание 4:
• Изобразить внешние характеристики турбинной ступени в
системе отнесения к перепаду. Объяснить вид функциональных
зависимостей КПД и момента от скоростной характеристики.
Изобразить треугольники скоростей для характерных режимов

20.

• Внешними характеристиками называют функциональные
взаимосвязи внешних параметров. К ним относят:
• Крутящий момент на валу М
• Скоростная характеристика v
• Расход рабочего тела G
• КПД
• Число оборотов n и тд
Графическая связь между любыми двумя из этих величин называют
характеристикой ступени

21.

Зависимость безразмерных величин
отнесенных к перепаду

22.

Выражение зависимостей

23.

24.

Зависимость мощности и крутящего
момента от угловой скорости ротора

25.

Система отнесения к располагаемому перепаду энтальпий
• Коэффициент расхода ступени
• Относительный момент
• КПД через относительные параметры

26.

Задание 5:
• Изобразить внешние характеристики компрессорной ступени.
Объяснить вид функциональных зависимостей КПД и
коэффициента напора от отношения скоростей (коэффициента
расхода). Объяснить основные причины появления неустойчивых
режимов работы компрессорной ступени

27.

• Внешними характеристиками называют функциональные
взаимосвязи внешних параметров. К ним относят:
• Коэффициент расхода
• Коэффициент напора (теоретического, внутреннего, политропного,
изоэнтропного)
• КПД различных типов
Графическая связь между любыми двумя из этих величин называют
характеристикой ступени

28.

Проведем анализ системы:
Выпишем исходную систему уравнений
После преобразований

29.

Данная зависимость представлена без учета влияния углов
атаки на внешние характеристики ступени.
Рассмотрим влияние различных коэффициентов расходов и
потерь.
При уменьшении коэффициента расхода возникают
положительные углы атаки. При некоторых из них, возникает
отрыв потока со стороны спинки. В зоне отрыва скорости
движения среды малы и кинетической энергии недостаточно
для преодоления перепада давлений. Поэтому начинается
обратное течение. Тем самым, возникают режим неустойчивой
работы (помпаж)

30.

С увеличением коэффициента расхода возникают
отрицательные углы атаки на входе в рабочий венец. При
некоторых из них возникает отрыв потока от вогнутой
поверхности профиля. Однако, ЦБС способствует локализации
зоны отрыва и она не достигает выходного сечения. Тем
самым, неустойчивые режимы работы не возникают.

31.

Задание 6:
• Изобразить рабочий процесс в S-I диаграмме, решетки профилей
и треугольники скоростей для турбинной ступени с двумя
ступенями скорости. Указать область рационального
использования таких ступеней

32.

Ступень Кёртиса
• Названа в честь изобретателя Кёртиса, представляет собою
ступень с одним сопловым несколькими рабочими или
направляющими венцами.

33.

Is диаграмма

34.

Треугольники скоростей и профиль

35.

Область рационального применения
• Паровые турбоприводы относительно небольшой мощности
(грузовые турбонасосы танкеров, ранее приводы
вспомогательных механизмов морских ПТУ и т.п.)
• Приводы турбонасосов в жидкостно-реактивных двигателях
• В качестве первых (регулировочных) ступеней турбоагрегатов
относительно небольшой мощности (морских) для повышения
КПД следующих ступеней или для сокращения габаритов
турбоагрегата

36.

Задание 7:
• Указать способ определения нагрузок, действующих на рабочие
лопатки турбинной ступени. (С использованием одномерной
модели).

37.

Рассмотрим напряжения во втулочном сечении, так как они
уравновешивают ЦБС, действующую на всю профильную часть
лопатки
Напряжения растяжения от действия центробежной силы
собственной массы роторных деталей не зависят от площади
поперечного сечения

38.

Для лопатки постоянного поперечного сечения
Для лопатки с переменным поперечным сечением приближенно
Коэффициент формы лопатки зависит от соотношения площадей
периферийного сечения и втулочного сечения и от закона изменения
площадей сечения по длине лопатки

39.

Из-за кривизны траектории частицы в плоскости a=const, на
связи будут действовать ЦБС1(Рисунок 1):
Центробежная сила ЦБС2 действует из-за кривизны траектории
частицы в плоскости r-a
Из-за возможного разгона или торможения в плоскости r-a
действует дополнительная сила инерции

40.

Рисунок 1

41.

Спроектируем все силы инерциальной природы на радиальное
направление. В движущейся среде эти силы должны
уравновешиваться силами давления, которые в проекции на r
определятся так.
Итак, уравнение баланса всех сил, действующих на частицу среду в
радиальном направлении запишется так:
Разделим последнее уравнение почленно на массу частицы,
получим Уравнение радиального равновесия, которое представляет
одну из форм уравнения движения осесимметричного потока
невязкой среды в межвенцовом зазоре ступени турбомашины

42.

Задание 8:
• Привести классификацию дополнительных внутренних потерь в
турбинной ступени. Указать основные факторы, влияющие на
величину составляющих этих потерь.

43.

Классификация ДВП

44.

45.

Расход рабочей среды, протекающей мимо лопаточного венца,
не участвует в рабочем и не производит полезной
механической энергии
Определим факторы, влияющие на относительный расход
утечки, используя упрощенную модель для определения
массового расхода утечки на примере радиального зазора над
рабочими лопатками турбинной ступени.
Расход через зазор

46.

Перепад энтальпий на щель в уплотнение зависит от числа
щелей. Максимальный перепад энтальпий (и скорость)
достигается в последней щели (где минимальная плотность).

47.

Если щелей несколько, в первом приближении часто принимают,
что перепад давлений на уплотнение равномерно разделяется
между всеми щелями. Тогда перепад на одну щель:
Обычно все допущения и наличие скорости на входе в щель
(прямоточное уплотнение) учитывается соответствующим выбором
коэффициента расхода
В результате расход через уплотнение оценивается так:

48.

Тогда:
После упрощения:

49.

В различных конструкциях турбин активного и реактивного типа
возникают различные схемы утечек
Также фактором является наличие
осевых зазоров:

50.

Возникают потери от трения элементов о рабочую среду:

51.

Также проявляются потери от наличия межлопаточных связей в
проточной части

52.

Играет роль и потери от частичного впуска, которые
классифицируют на:
Потери на трение и вентиляцию на неактивной дуге
Потери на краю подвода (Утечки и подсос из неактивной
дуги и потери на выколачивание)

53.

В паровых турбинах возникают потери от работы с влажным
паром. Они возникают по причине затрат энергии пара на перенос
и разгон капель влаги и тормозящего их действия.

54.

Задание 9:
• Указать влияющие факторы и изобразить примерный вид
эмпирических зависимостей профильных и концевых потерь от
основных влияющих параметров

55.

Профильные потери и факторы, влияющие
на них

56.

• Число Re и относительная шероховатость

57.

• Изменение статического давления в направлении течения
Геометрические параметры решетки профилей, влияющие на
изменение могут распределятся на:
2а) Средняя конфузорность и диффузорность решетки (При диффузоре
потери резко растут по причине отрыва потока
2б) Угол поворота в решетке (Появление диффузорных участков)
2в) относительный при том же профиле решетки

58.

• Волновые потери (Потери в скачках уплотнений при М>1)
Числа Маха влияют на потери трения через общую
конфузорность течения в канале. При Махе большем единицы
возникают скачки уплотнений, растут потери

59.

• Потери от нарастания угла натекания
При наличии нерасчетных углов натекания потока на профиль
(углов атаки) перераспределяется статистическое давление по
контуру профиля лопаток. Появляются зоны переразгона
потока в районе входной кромки с последующим участком
интенсивного торможения. При некоторых значениях углов
происходит отрыв потока пограничного слоя с вихревых зон
течения, забирающих у основного потока дополнительную
энергию.

60.

• Кромочные потери
Связаны с потерями кинетической энергии потока в
вихревом аэродинамическом следе за выходными кромками
лопаток
Основной влияющий фактор – относительная площадь протока,
занятая зоной вихревого аэродинамического следа.

61.

Концевые потери и факторы, влияющие на
них

62.

63.

Задание 10:
• Привести виды скоростных характеристик (отношений скоростей),
используемых в качестве основных параметров для анализа
переменных режимов и при проектировании ступеней
турбомашин. Указать физический смысл скоростных
характеристик различного вида.

64.

•