Задачи по дисциплине ВВТТ

Содержание

Слайд 2

Задание 1 Изобразить рабочий процесс в S-I диаграмме, решетки профилей и

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,
Слайд 3

Р

Р<0

Слайд 4

Р=0

Р=0

Слайд 5

Р=0,1

Р=0,1

Слайд 6

Р=0,3

Р=0,3

Слайд 7

Р=0,5

Р=0,5

Слайд 8

Задание 2: Изобразить рабочий процесс в S-I диаграмме, решетки профилей и

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
Слайд 9

Р=1

Р=1

Слайд 10

Р=0,5

Р=0,5

Слайд 11

P=0

P=0

Слайд 12

Задание 3: Изобразить треугольники скоростей и профили лопаток для биротативной турбинной

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
Слайд 13

Турбинная ступень с ДА

Турбинная ступень с ДА

Слайд 14

Биротативная турбинная ступень

Биротативная турбинная ступень

Слайд 15

Колесо ветротурбины

Колесо ветротурбины

Слайд 16

Гребной винт

Гребной винт

Слайд 17

Центробежный вентилятор

Центробежный вентилятор

Слайд 18

Ступень нагнетателя(Осевого компрессора)

Ступень нагнетателя(Осевого компрессора)

Слайд 19

Задание 4: Изобразить внешние характеристики турбинной ступени в системе отнесения к

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
Слайд 20

Внешними характеристиками называют функциональные взаимосвязи внешних параметров. К ним относят: Крутящий

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
Слайд 21

Зависимость безразмерных величин отнесенных к перепаду

Зависимость безразмерных величин отнесенных к перепаду

Слайд 22

Выражение зависимостей

Выражение зависимостей

Слайд 23

Слайд 24

Зависимость мощности и крутящего момента от угловой скорости ротора

Зависимость мощности и крутящего момента от угловой скорости ротора

Слайд 25

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

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

параметры
Слайд 26

Задание 5: Изобразить внешние характеристики компрессорной ступени. Объяснить вид функциональных зависимостей

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
Слайд 27

Внешними характеристиками называют функциональные взаимосвязи внешних параметров. К ним относят: Коэффициент

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
Слайд 28

Проведем анализ системы: Выпишем исходную систему уравнений После преобразований

Проведем анализ системы:
Выпишем исходную систему уравнений
После преобразований

Слайд 29

Данная зависимость представлена без учета влияния углов атаки на внешние характеристики

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)
Слайд 30

С увеличением коэффициента расхода возникают отрицательные углы атаки на входе в

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.
Слайд 31

Задание 6: Изобразить рабочий процесс в S-I диаграмме, решетки профилей и

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
Слайд 32

Ступень Кёртиса Названа в честь изобретателя Кёртиса, представляет собою ступень с

Ступень Кёртиса

Названа в честь изобретателя Кёртиса, представляет собою ступень с одним

сопловым несколькими рабочими или направляющими венцами.
Слайд 33

Is диаграмма

Is диаграмма

Слайд 34

Треугольники скоростей и профиль

Треугольники скоростей и профиль

Слайд 35

Область рационального применения Паровые турбоприводы относительно небольшой мощности (грузовые турбонасосы танкеров,

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
Слайд 36

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

Задание 7:

Указать способ определения нагрузок, действующих на рабочие лопатки турбинной ступени.

(С использованием одномерной модели).
Слайд 37

Рассмотрим напряжения во втулочном сечении, так как они уравновешивают ЦБС, действующую

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
Слайд 38

Для лопатки постоянного поперечного сечения Для лопатки с переменным поперечным сечением

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
Слайд 39

Из-за кривизны траектории частицы в плоскости a=const, на связи будут действовать

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
Слайд 40

Рисунок 1

Рисунок 1

Слайд 41

Спроектируем все силы инерциальной природы на радиальное направление. В движущейся среде

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
Слайд 42

Задание 8: Привести классификацию дополнительных внутренних потерь в турбинной ступени. Указать

Задание 8:

Привести классификацию дополнительных внутренних потерь в турбинной ступени. Указать основные

факторы, влияющие на величину составляющих этих потерь.
Слайд 43

Классификация ДВП

Классификация ДВП

Слайд 44

Слайд 45

Расход рабочей среды, протекающей мимо лопаточного венца, не участвует в рабочем

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
Слайд 46

Перепад энтальпий на щель в уплотнение зависит от числа щелей. Максимальный

Перепад энтальпий на щель в уплотнение зависит от числа щелей. Максимальный

перепад энтальпий (и скорость) достигается в последней щели (где минимальная плотность).
Слайд 47

Если щелей несколько, в первом приближении часто принимают, что перепад давлений

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:
Слайд 48

Тогда: После упрощения:

Тогда:
После упрощения:

Слайд 49

В различных конструкциях турбин активного и реактивного типа возникают различные схемы

В различных конструкциях турбин активного и реактивного типа возникают различные схемы

утечек
Также фактором является наличие
осевых зазоров:
Слайд 50

Возникают потери от трения элементов о рабочую среду:

Возникают потери от трения элементов о рабочую среду:

Слайд 51

Также проявляются потери от наличия межлопаточных связей в проточной части

Также проявляются потери от наличия межлопаточных связей в проточной части

Слайд 52

Играет роль и потери от частичного впуска, которые классифицируют на: Потери

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)
Слайд 53

В паровых турбинах возникают потери от работы с влажным паром. Они

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.
Слайд 54

Задание 9: Указать влияющие факторы и изобразить примерный вид эмпирических зависимостей

Задание 9:

Указать влияющие факторы и изобразить примерный вид эмпирических зависимостей профильных

и концевых потерь от основных влияющих параметров
Слайд 55

Профильные потери и факторы, влияющие на них

Профильные потери и факторы, влияющие на них

Слайд 56

Число Re и относительная шероховатость

Число Re и относительная шероховатость

Слайд 57

Изменение статического давления в направлении течения Геометрические параметры решетки профилей, влияющие

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
Слайд 58

Волновые потери (Потери в скачках уплотнений при М>1) Числа Маха влияют

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
Слайд 59

Потери от нарастания угла натекания При наличии нерасчетных углов натекания потока

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.
Слайд 60

Кромочные потери Связаны с потерями кинетической энергии потока в вихревом аэродинамическом

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.
Слайд 61

Концевые потери и факторы, влияющие на них

Концевые потери и факторы, влияющие на них

Слайд 62

Слайд 63

Задание 10: Привести виды скоростных характеристик (отношений скоростей), используемых в качестве

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.