Студопедия — Лопатки турбины с воздушным охлаждением
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Лопатки турбины с воздушным охлаждением






Лопатки турбины с воздушным охлаждением применялись в пер­вых ТРД, когда жаропрочные качества материалов были низкими и обойтись без охлаждения лопаток было невозможно. С улучшением жаропрочности материалов потребность в охлаждении лопаток отпала. Однако стремление к повышению температуры газов перед турбиной вызвано тем, что тяга в ТРД и мощность в ТВД при этом по­вышаются. В то же время снижается удельная масса двигателей и их диаметральные размеры. Возникает снова задача создания лопаток с воздушным охлаждением, так как существующие жаропрочные материа­лы ограничивают максимальную температуру газа перед турбиной 870— 980° С.

На рис. 5.16, а показана лопатка турбины с воздушным охлаждением одного из первых ТРД. Лопатка изготовлялась из листовой хромомарганцовистой стали. Внутрь лопатки до сварки задней кромки атомно-водородной сваркой вставлялся профилированный дефлектор 3, штам­пованный из тонкого стального листа. Дефлектор не только направлял воздух вдоль горячих стенок лопатки, но, уменьшая проходное сечение, увеличивал скорость движения воздуха, интенсифицируя теплопередачу и улучшая охлаждение. На конце лопатки 1 вваривается донышко 2 из листовой стали с отверстием для выхода охлаждающего воздуха.

Основание лопатки вместе с дефлектором обжималось для получе­ния цилиндрического профиля ножки, после чего проводилась сварка лопатки. Отверстие 4 для шпильки калибровалось. Полученная таким образом ножка лопатки шлифовалась и подвергалась упрочнению обдув­кой дробью. Крепление лопатки к диску показано на рис. 5.16, а. Охлаж­дающий воздух из полостей между диском турбины и крышками, при­крепленными к нему, поступает внутрь лопатки через отверстия, обра­зованные в ножке лопатки. Расход воздуха через лопатку определяется площадью выходного отверстия в донышке на конце лопатки. Дефлектор несколько увеличивает жесткость и частоту собственных колебаний ло­патки.

На рис. 5.16, б показана штампованная лопатка с пятью каналами для охлаждения ее воздухом. Для этого в заготовке электроискровой обработкой получают отверстия, куда вставляются пробки-заполнители лз стали; после штамповки заполнители вытравливаются. На рис. 5.16, в показана литая лопатка с 18-ю каналами диаметром около 1,25 мм каждый. Отверстия получаются в литье, для чего в модель укрепляют 18 кварцевых трубочек, которые после изготовления отливки вытравли­ваются плавиковой кислотой. На рис. 5.16, г показана литая лопатка с полкой, с 20-ю круглыми каналами диаметром 1,5 мм каждый.

На рис. 5.17 показаны схемы конструкции охлаждаемых рабочих лопаток английских ГТД фирмы Роллс-Ройс, уровень охлаждения их по высоте и хорде лопатки. Охлаждение с петлевым движением воз­духа (см. рис. 5.17, а) выполнено в кованой лопатке. Охлаждающий воздух поступает в канал у выходной кромки, опускается по среднему каналу и проходит по каналу у входной кромки, вытекая в радиальный зазор. Расход воздуха составляет —0,8% от общего расхода газа через турбину. Температура средней части лопатки снижается на 40° С, а срок службы возрастает с 2000 ч (без охлаждения) до 7000 ч. Охлаждение с «двойным ходом» воздуха (см. рис. 5.17, б) осуществляется с помощью двух каналов у входной и выходной кромок, куда воздух подается со стороны корытца, далее охлаждающий воздух попадает в средний канал и выходит у основания лопатки со стороны ее спинки. Расход воздуха составляет ~1,4%, снижение температуры лопатки в ее средней части ~120°. Срок службы лопатки без охлаждения составлял 75 ч, с охлаж­дением 15000 ч. Охлаждение с «одноходовым» течением воздуха вы­полнено с помощью движения воздуха по радиальным каналам — воз­дух вытекает через радиальный зазор. При этом достигается, наиболь­ший эффект охлаждения, на что затрачивается ~2% охлаждающего воздуха от основного расхода газа через турбину. Снижение темпера­туры лопатки в ее средней части ~220°С. Срок службы без охлажде­ния ~ 12 ч, с охлаждением 10 000 ч. На рис. 5.18 показано сравнение различных способов охлаждения лопаток в зависимости от количества охлаждающего воздуха.

По оси ординат отложена эффективность охлаждения q, выраженная через температуру газа на лопатках tг, температуру воз­духа на входе в лопатку tв и температуру лопатки tл. По оси абсцисс отложено количество охлаждающего воздуха GOXJI в процентах к обще­му расходу газа через турбины.

Как видно, наименьшую эффективность охлаждения имеет лопатка с тремя каналами и петлевой схемой движения воздуха (кривая д). Несколько лучшую эффективность охлаждения имеет лопатка с ради­альными отверстиями диаметром ~1,25 мм (кривая, г). Еще лучшей (кривая в) является литая лопатка с дефлектором (рис. 5.19) (авторское свидетельство на лопатку с внутренними ребрами и вставным дефлек­тором, из которого воздух подается к ребрам по сверлениям, было по­лучено в 1947 г. С.К. Туманским). Кривая б (см. рис. 5.18) соответст­вует сварной штампованной лопатке с электрохимической обработкой внутренней полости. Сварная лопатка с ребрами и де­флектором характеризуется кривой а. Наилучший эф­фект получается в турбинных лопатках с пористым охлаждением (кривая е), когда охлаждающий воздух проходит через поры на профильной поверхности ло­патки, являющейся (рис. 5. 20) оболочкой лопатки, ко­торая прикреплена к силовому литому или кованому стержню. Охлаждающий воздух, проходя через поры оболочки лопатки, образует пограничную пелену с относительно низкой температурой, которая изолирует поверхность профиля от потока горячих газов. Мате­риал оболочки должен при этом обладать хорошими антикоррозионными свойствами при температуре свы­ше 980° С. Пористая поверхность профиля лопатки выполняется из трубчатой заготовки одним из двух способов.

При первом способе предусматривается навивка проволоки из жа­ропрочного сплава на оправку, прессование ее до получения заданной пористости и соединение отдельных проволок между собой спеканием при температуре, соответствующей 90% температуры плавления, до по­лучения связанной структуры.

При втором способе из проволоки предварительно ткут плоские сетчатые листы, используемые в качестве отдельных слоев, и наклады­вают их один на другой. Раскатывая листы до получения нужной пори­стости, добиваются соединения слоев между собой. Из тканой сетки затем изготавливают трубу.

Масса диска турбины с охлаждаемыми воздухом рабочими лопат­ками меньше, чем диска с неохлаждаемыми лопатками, лишь в том слу­чае, если толщина профиля обеих лопаток в корневом сечении одина­кова и число лопаток неизменно. Обычно охлаждаемая лопатка в кор­невом сечении имеет большую толщину профиля и разместить на диске прежнее число лопаток невозможно. Число лопаток приходится умень­шить, а для сохранения прежней густоты решетки приходится увеличи­вать ширину хорды профиля, отчего возрастает размер диска, колеса и увеличивается его масса. По нашим прикидкам масса колеса турби­ны с охлаждаемыми лопатками возрастает примерно на 20% по срав­нению с неохлаждаемыми.







Дата добавления: 2015-09-15; просмотров: 984. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Вычисление основной дактилоскопической формулы Вычислением основной дактоформулы обычно занимается следователь. Для этого все десять пальцев разбиваются на пять пар...

Расчетные и графические задания Равновесный объем - это объем, определяемый равенством спроса и предложения...

Кардиналистский и ординалистский подходы Кардиналистский (количественный подход) к анализу полезности основан на представлении о возможности измерения различных благ в условных единицах полезности...

Обзор компонентов Multisim Компоненты – это основа любой схемы, это все элементы, из которых она состоит. Multisim оперирует с двумя категориями...

Условия приобретения статуса индивидуального предпринимателя. В соответствии с п. 1 ст. 23 ГК РФ гражданин вправе заниматься предпринимательской деятельностью без образования юридического лица с момента государственной регистрации в качестве индивидуального предпринимателя. Каковы же условия такой регистрации и...

Седалищно-прямокишечная ямка Седалищно-прямокишечная (анальная) ямка, fossa ischiorectalis (ischioanalis) – это парное углубление в области промежности, находящееся по бокам от конечного отдела прямой кишки и седалищных бугров, заполненное жировой клетчаткой, сосудами, нервами и...

Основные структурные физиотерапевтические подразделения Физиотерапевтическое подразделение является одним из структурных подразделений лечебно-профилактического учреждения, которое предназначено для оказания физиотерапевтической помощи...

Билиодигестивные анастомозы Показания для наложения билиодигестивных анастомозов: 1. нарушения проходимости терминального отдела холедоха при доброкачественной патологии (стенозы и стриктуры холедоха) 2. опухоли большого дуоденального сосочка...

Сосудистый шов (ручной Карреля, механический шов). Операции при ранениях крупных сосудов 1912 г., Каррель – впервые предложил методику сосудистого шва. Сосудистый шов применяется для восстановления магистрального кровотока при лечении...

Трамадол (Маброн, Плазадол, Трамал, Трамалин) Групповая принадлежность · Наркотический анальгетик со смешанным механизмом действия, агонист опиоидных рецепторов...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.011 сек.) русская версия | украинская версия