рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Глава 1 – Базовые понятия теории лопаточных машин. Место лопаточных машин в современной промышленности

Глава 1 – Базовые понятия теории лопаточных машин. Место лопаточных машин в современной промышленности - раздел Машиностроение, Глава 1 – Базовые Понятия Теории Лопаточных Машин. Место Лопаточных М...

Глава 1 – Базовые понятия теории лопаточных машин. Место лопаточных машин в современной промышленности

Первоначальные сведения о лопаточных машинах

Как видно из определения, в лопаточной машине может осуществляться как подвод энергии к потоку, так и ее отбор. Важно также отметить, что… Важным достоинством лопаточных машин относительно машин других типов является… Все существующие лопаточные машины условно можно разделить на две группы в зависимости от направления передачи…

Лопатка - основной элемент лопаточной машины

  Рисунок 1.4 - Типовой вид рабочих лопаток осевых турбины (а) и компрес­сора… Перо лопатки является той самой специально спрофилированной аэродинамической поверхностью, с помощью которой…

Понятие о ступени лопаточной машины

Понятие ступени является фундаментальным в теории лопаточных машин. Ступень состоит из одного рабочего колеса, а также некоторого числа дополнительных устройств, число, состав и расположение которых зависит от типа турбомашины.

Ступень компрессора

  Рисунок 1.14 – Обобщенный состав ступени компрессора (перечислено в порядке…  

Ступень турбины

Входная система включает в себя улитку (в случае, если рабочее тело к турбине подводится по трубопро­воду), щелевой канал и сопловой аппарат… Улитка радиальной турбины (рисунок 1.21) предназначена для равномерного…  

Классификация лопаточных машин

Турбомашины могут быть классифицированы по нескольким признакам.

По принципу действия ЛМ подразделяют на машины – исполнители и машины – двигатели (см. раздел 1.1).

По числу ступеней лопаточные машины делятся на одно и многоступенчатые (рисунок 1.22 и 1.23). Число ступеней осевого компрессора современных ГТД может достигать значений 5...17. Число ступеней осевой турбины в ГТД достигает 7. В стационарных паровых турбинах это число может быть и больше

Наиболее часто используемой классификацией турбомашин является классификация по основному направлению движения рабочего тела. По этому признаку они делятся на осевые, центробежные, центростремительные и диагональные. Схема, иллюстрирующая различения лопаточных машин разных типов на примере турбин показана на рисунке 1.24.

   
Рисунок 1.22 - Ступень осевой турбины Рисунок 1.23 – Многоступенчатая осевая турбина

 

Рисунок 1.24 – Типы лопаточных машин по направлению движения в них рабочего тела

В осевых ЛМ направление движения рабочего тела в меридиональной плоскости совпадает с направлением оси вращения РК или близко к нему. Линии тока в них располагаются на по­верхностях близких к цилиндрическим, ось которых совпадает с осью ЛМ. Внешний вид осевых компрессора и турбины показан на рисунках 1.18 и 1.22.

Осевые турбомашины характеризуются повышенным КПД (до 0,9…...0,92 - самым большим по сравнению с другими типами), но умеренными степенями сжатия ( до 2...2,2) и расширения. Однако их газодинамическая эффективность существенно зависит от размера лопаточной машины. Осевые турбомашины при небольших расходах рабочего тела имеют маленькие высоты лопаток. Это приводит к увеличению влияния процессов, происходящих в погранс­лоях и радиальных зазорах, на течение в межлопаточных каналах и существенному сниже­нию КПД. Поэтому с уменьшением расхода рабочего тела эффективность осевых турбомашин снижается и при расходах менее 5кг/с может проигрывать машинам других типов.

Важным досто­инством осевых турбомашин является про­стота созда­ния многоступенчатых конструкций из последова­тельно располо­женных ступеней не сопровождающаяся существенным падением эффективности. Это позволяет получать боль­шие суммарные степени сжатия и расширения с небольшими потерями.

  Рисунок 1.25 - Внешний вид рабочего колеса центробежного компрессора  
В центробежной ЛМ движение рабо­чего тела в меридиональной плоскости осуществляется от центра к периферии в направлении близком к перпендикулярному оси вращения ротора. Внешний вид РК центробежного компрессора показан на рисунке 1.25.

Главное достоин­ство центробежного компрессора по срав­не­нию с осевым – возможность получать большие значения сте­пени сжа­тия в одной сту­пени. Зачастую, она превышает вели­чину 5…×××6, а в пер­спек­тивных авиацион­ных компрессорах мо­жет достигать 12. КПД ступени центробежного компрес­сора не превышает значение 0,85, что заметно меньше, чем в осевом. Величины КПД, близкие к указанной величине, ха­рактерны для компрессоров авиационных ГТД относительно большой произ­водительности. Однако в отли­чие от осевых ком­прессоров, при уменьшении размерности ком­прессора по расходу и, как следст­вие, уменьшении высот лопаток, снижение КПД цен­тробежных не столь зна­чительно.

К числу достоинств ЦБК относятся также относительная простота конструкции, меньшее число деталей, более благопри­ятное протекание характеристики и меньшая чувствительность к условиям эксплуатации.

К недостаткам этого типа следует отнести и сложность ор­ганизации многоступенчатого процесса сжатия без существенного снижения КПД, роста массы и диаметральных размеров.

В центростремительных ЛМ (рисунок 1.20) движение рабочего тела в меридиональной плоскости осуществляется также в направлении близком к перпендикулярному к оси вращения, но в направлении от периферии к центру. Центростремительными обычно выполняют только турбины.

КПД центростремительной турбины (достигает величины 0,88) превышает КПД центробежной машины, но не достигает величины эффективности осевых турбин. За счет движения рабочего тела против действия инерционных сил в центростремительных турбинах удается получить большую степень расширения, либо реализовать аналогичное расширение при меньшем уровне скоростей и, соответственно, потерь. В технологическом плане и по возможности организации многоступенчатого процесса центростремительные турбины аналогичны центробежным.

Диагональные турбомашины представляют собой тип промежуточный между осевыми и радиальными (центробежными и центростремительными). Их параметры находятся между параметрами лопаточных машин указанных типов.

Сравнение характеристик лопаточных машин разных типов приведены в таблице 1.1. Анализируя приведенные данные, не следует делать вывод, что тот или иной тип лопаточных машин плох или хорош. Сравнение следует проводить с учетом условий, в которых турбомашина будет эксплуатироваться. Например, наземные ГТУ и авиационные ГТД имеют относительно большее расход рабочего тела (измеряемый десятками килограмм в секунду) и степень сжатия (более 30). Очевидно, что для лопаточных машин таких изделий важными требованиями будут высокий КПД при больших расходах и возможность создания высокоэффективных и компактных многоступенчатых лопаточных машин, поскольку не один тип не позволяет получить требуемые параметры в одной ступени. Таким требованиям удовлетворяют только осевые турбомашины (таблица 1.2).

 

Таблица 1.1 – Сравнение разных типов лопаточных машин

 

Таблица 1.2 – К выбору типа лопаточной машины для ГТД самолета гражданской авиации

 

Для агрегата наддува ДВС характерны малый расход рабочего тела (до 1кг/с) и умеренные степени сжатия/ расширения (до 4, а у бензиновых двигателей еще меньше). Кроме того турбокомпрессор ДВС должен иметь простую конструкцию для удешевления массового производства автомобильных двигателей. Таким требованиям удовлетворяют центробежные и центростремительные машины. Они превосходят по КПД осевые машины в интересующем диапазоне расходов и позволяют получить требуемые степени сжатия в одной ступени (в отличие от осевых) (таблица 1.3).

Таблица 1.3 – К выбору типа лопаточной машины для агрегата наддува автомобильного двигателя

 

В ряде случаев в ГТУ с малыми расходами рабочего тела на расчетном режиме для повышения КПД компрессора могут при­меняться многоступенчатые осецентробежные компрессоры, представляющие собой комбинацию осевых и центробежных ступеней. При этом центробежная ступень всегда является замы­кающей (рисунок 1.26). Она устанавливается вместо нескольких осе­вых, имеющих сверхма­лые высоты рабочих лопаток, у которых особенно сильно сказы­вается влияние радиальных зазоров и вто­ричных течений.

Такие компрессоры, несмотря на некоторую потерю КПД (по сравне­нию с осевым компрессором той же степени сжатия), имеют зна­чительно меньшие линейные размеры и массу.

 

1 – осевые ступени;

2 – центробежная ступень.

Рисунок 1.26 - Осецентробежный компрессор двигателя Honeywell T53

Области применения лопаточных машин

Как упоминалось ранее, турбомашины находят широчайшее применение в разных отраслях техники. На рисунке 1.27 приводится схема, показывающая наиболее характерные области применения лопаточных машин.

Ниже в данном разделе будут описаны место и роль турбомашин в некоторых отраслях.

Назначение и место лопаточных машин в системе газотурбинных двигателей авиационного и наземного назначения

    Рисунок 1.27 – Области применения лопаточных машин

А)

 

Б)

1 – входное устройство; 2 – компрессор; 3 – камера сгорания; 4 – турбина; 5 – сопло; 6 – приводная (свободная) турбина; 7 – выходное устройство.

Рисунок 1.31 – Принципиальные схема авиационного ГТД (а) и наземной ГТУ (б)

Входного устройства,выполненного в видедозвукового или сверхзвукового диффузора и предназначенного для предварительного сжатия рабочего тела, поступающего в двигатель и направления его в компрессор.

Компрессора,предназначенного для непрерывного сжатия поступающего рабочего тела до необходимого уровня степени повышения давления . Для осуществления сжатия к компрессору подводится извне механическая работа , в результате чего полное давление и полная температура рабочего тела возрастают, достигая на выходе и .

Камеры сгорания– устройства, в котором происходит непрерывное сгорания топлива (керосина) при в потоке сжатого рабочего тела, в результате чего к газу подводится потребное количество тепла , а температура возрастает до расчетного значения .

Турбины– предназначенной для выработки мощности, необходимой для привода компрессора. В наземных ГТУ часть мощности, выработанной турбиной, передается на выходной вал. В результате совершения в турбине рабочим телом работы его давление и температура уменьшаются, достигая на выходе значений и .

Реактивного соплапредназначенного для дальнейшего расширения сжатого и нагретого рабочего тела, в результате чего потенциальная энергия струи газа, покидающего турбину, превращается в кинетическую энергия струи и используется для создания тяги. В наземных ГТУ сопло служит для вывода выхлопных газов за пределы двигателя.

Как видно из приведенного выше анализа рабочего процесса газотурбинного двигателя лопаточные машины играют ключевую роль в его функционировании. Без сжатия в компрессоре не удастся создать повышенного давления, необходимого для работы сопла или приводной турбины наземной ГТУ. Работа компрессора в свою очередь не возможна без турбины.

Назначение и место лопаточных машин в паротурбинных энергоустановках

  Рисунок 1.31 – Схема паротурбинной установки На электрической станции механическая энергия превращается в электрическую энергию с помощью электрического…

Назначение и место лопаточных машин в системе наддува двигателя внутреннего сгорания

Для стационарных двигателей требования сокращения разме­ров являются менее актуальными, но и отнюдь не второстепен­ными, поскольку значительные… Из теории ДВС известно, что мощность двигателя определя­ется следующим… где - константа;

Назначение и место лопаточных машин в системах питания ракетных двигателей

Основным отличием ЖРД от других двигателей внутреннего сгорания является независимость от атмосферного воздуха как окислителя. Эта особенность ЖРД… ЖРД предназначены для кратковременного создания тяги. Величина тяги ЖРД… В ЖРД используются обычно два компонента топлива – го­рючее (Г) и окислитель (О). Давление этих компонентов в ка­мере…

Требования, предъявляемые к лопаточным машинам

- минимальные габаритные размеры и масса; - высокий к.п.д.; - благоприятное протекание характеристик;

Базовая терминология теории лопаточных машин

Для упорядочивания дальнейшего изложения материала при изучении рабочего процесса в разных типах турбомашин следует принять некоторые обозначения.

Понятие об элементарной ступени

Лопаточная машина любого типа представляет собой тело вращения. Если взять кольцевое сечение с произвольным радиусом ri, ось которого совпадает с осью турбомашины, пересечь им лопаточный венец, и полученную в сечении картину развернуть в плоскость (рисунок 1.43). Изображение, полученное таким образом, называется элементарной решеткой профилей. Контур лопатки, попавшей в цилиндрическое сечение, называется профилем. Элементарный венец представляет собой решетку профилей бесконечно малой высоты. Понятие элементарной решетки широко используется для описания взаимодействия лопатки с потоком.

 

Рисунок 1.43 – К понятию элементарной ступени лопаточной машины

Обозначения направлений и базовых поверхностей в теории лопаточных в теории лопаточных машин

Лопатка действует на выделенный объем силой . Течение газа в лопаточных машинах традиционно рассматривается в следующей…  

Характерные (контрольные) сечения турбомашины и структура построения индексов параметров

0 – вход в неподвижный лопаточный венец, находящийся перед РК (СА турбины или ВНА компрессора); 1 – вход в рабочий (подвижный) венец; 2 – выход из рабочего венца, вход в следующий неподвижный венец (НА);

Модели рабочего процесса в лопаточных машинах

Рабочий процесс в лопаточной машине является достаточно сложным. Поток рабочего тела нестационарен и имеет сложную пространственную структуру. Поэтому для упрощения анализа процессов, происходящих в турбомашинах, используются упрощенные модели.

Обычно поток считается установившимся и стационарным. То есть параметры потока в лопаточной машине считаются неизменными во времени.

Одномерная модель потока в лопаточной машине

В одномерной модели параметры потока меняются только в одном направлении – вдоль оси вращения. Параметры потока рi, Тi и др. определяют только в… Использование такой модели позволяет легко решать основные уравнения движения… Однако одномерная модель существенно ограничена. Она не позволяет, в частности, рассмотреть схему взаимодействия…

Двухмерная модель потока в лопаточной машине

  а) б) в) г) а – осевой компрессор; б – осевая турбина; в – центростремительная турбина; г… Рисунок 1.49 – Одномерные модели различных типов лопаточных машин

А)

Б)

Рисунок 1.52 – Получение двухмерных моделей потока в радиальной турбине (а) и центробежном компрессоре (б) с помощью кольцевой и осевой секущей поверхностей

 

Рисунок 1.53 – Двухмерная модель потока во входной части РК центробежного компрессора (Двухмерная модель на выходе РК центростремительной турбины выглядит аналогично)

 

Рисунок 1.54 – Двухмерная модель потока в выходной части РК центробежного компрессора

 

Рисунок 1.55 – Двухмерная модель потока во входной части РК центростремительной турбины (Достаточно часто двухмерная модель потока в выходной части РК центробежного компрессора может выглядеть таким же образом)

Двухмерная модель потока позволяет рассмотреть взаимодействие лопаток и потока, а также построить треугольники скоростей.

Несмотря на то, что двухмерная модель ЛМ существенно расширяет представления о рабочем процессе в лопаточных венцах, существенным её недостатком является невозможность установления взаимодействия параметров отдельных элементарных ступеней на различных радиусах, из которых состоит действительная ступень. Эта задача решается с помощью трехмерной модели.

Трехмерная модель потока в лопаточной машине

  Рисунок 1.56 – Трехмерная расчетная модель осевой многоступенчатой турбины Очевидно, что использование трехмерной модели при проектировании затруднено из-за своей сложности. Поэтому часто…

Основные геометрические параметры ступени основных типов турбомашин

Средняя линия профиля – геометрическое место точек цен­тров окружностей , вписанных в профиль. Линия, соединяющая точки пересечения средней линии про­филя с его контуром… Выпуклая часть контура профиля называется спинкой, вогну­тая - корытцем.

Основные геометрические параметры ступени осевого компрессора

Таблица 1.4 - Основные геометрические параметры осевого компрессора в меридиональной плоскости Наименование геометрического параметра …     Рисунок 1.58 - Основные геометрические параметры меридионального сечения осевого компрессора …

Основные геометрические параметры ступени центробежного компрессора

Для рассмотрения геометрических параметров профилей ло­паток необходимо построить дополнительное сечение. Для этого создадим секущую цилиндрическую… Основные элементы и геометрические параметры входной части профилей РК и… Лопаточный диффузор предназначается для дальнейшего преобразования кинетической энергии потока в потенциальную энергию…

Основные элементы и геометрические параметры профиля лопатки и турбинной решетки профилей

В проектировочной практике важное значение имеют также и относитель­ные геометрические параметры. В частности, одним из важнейших параметров…   В первых ступенях обычно принимает значения 6...15, а в последних - 3...8. Величину легко связывается с уровнем…

Геометрические параметры ступени центростремительной турбины

  Рисунок 1.69 - Основные геометрические параметры ступени центростремительной… Таблица 1.11 - Основные геометрические параметры ступени центростремительной турбины в меридиональном сечении …

Основные геометрические параметры насоса

  Рисунок 1.70 - Схема и геометрические параметры проточной части… Для рассмотрения геометрических параметров шнека необхо­димо построить дополнительное сечение. Для этого создадим…

– Конец работы –

Используемые теги: Глава, базовые, понятия, Теории, лопаточных, машин, место, лопаточных, машин, современной, промышленности0.112

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Глава 1 – Базовые понятия теории лопаточных машин. Место лопаточных машин в современной промышленности

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным для Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Еще рефераты, курсовые, дипломные работы на эту тему:

Глава 2 – Базовые уравнения теории лопаточных машин и общие закономерности их рабочего процесса
В данном разделе будут подробно рассмотрены основные уравнения ле жащие в основе теории лопаточных машин Рассматриваемые уравнения пред ставляют... Для упрощения получаемых соотношений при выводе уравнений будет по лагаться... Сделанные допущения позволят упростить получение и анализ рассматри ваемых уравнений Однако это принципиально не...

Лекция 1. Предмет и методология теории государства и права. 1. Предмет и объект изучения теории государства и права. 2. Место теории государства и права в системе общественных и юридических наук
Лекция Предмет и методология теории государства и права... Предмет и объект изучения теории государства и права... Место теории государства и права в системе общественных и юридических наук...

Глава I Берлинский кризис 1948 – 1949 гг. Глава II Берлинский кризис 1953 гг. Глава III Берлинский кризис 1958 – 1961 гг.
Введение... Глава I Берлинский кризис гг...

РАЗДЕЛ I. ОБЩИЕ ОСНОВЫ ТЕОРИИ И МЕТОДИКИ ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ ВВЕДЕНИЕ В ТЕОРИЮ И МЕТОДИКУ ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ Основные понятия теории и методики физической культуры
РАЗДЕЛ I ОБЩИЕ ОСНОВЫ ТЕОРИИ И МЕТОДИКИ... ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ... ВВЕДЕНИЕ В ТЕОРИЮ И МЕТОДИКУ ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ...

Основные понятия и категории экономической теории, их место в системе производственных отношений
В центре любого производственного процесса стоит труд. Само производство можно характеризовать как систему трудовых процессов, необходимых для… Конечно, процесс труда для физиолога будет характеризоваться как… Веществу природы он сам противостоит как сила природы. Для того, чтобы присвоить вещество природы в форме, пригодной…

Курс лекций по деталям машин Детали машин являются первым из расчетно-конструкторских курсов, в котором изучаются основы проектирования машин и механизмов
Детали машин являются первым из расчетно конструкторских курсов в котором... Машина устройство выполняющее преобразование движения энергии материалов и информации В зависимости от функций...

Глава I. Основные понятия современной психологии
Глава I Основные понятия современной психологии... Диалектико материалистические истоки психологического понятия...

Курс лекций по Теории механизмов и машин Лекция №1 Классификация машин
Лекция... Общие сведения... Классификация машин Современное производство немыслимо без всевозможных высокоэффективных машин устройств для преобразования энергии движения накопления и...

МАШИНЫ И АПFРАТЫ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
А я мечтал стать поваром, уже тогда я понимал, что всегда будут престижные медицинские и пищевые профессии. В детстве я побывал на некоторых предприятиях, и увидев впервые эти машины и… И мая задача работать над этим. Сейчас еще я не знаю, каким видом инженерной деятельности буду заниматься после…

ПРЕдмет экономической теории, и ее фнкции Главными направлениями современной экономической мысли являются неоклассическое, кейнсианское, институционально-социологическое
Существует разветвленная система наук которые изучают различные аспекты... Главными направлениями современной экономической мысли являются неоклассическое кейнсианское...

0.051
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • По категориям
  • По работам