Теория и проектирование газовой турбины (1600,00 руб.)

Стр.3

Стр.230

Стр.231

УДК 621.462135: 621.7.036: 621.438 ББК 31.363 М69 Издание доступно в электронном виде по адресу https://bmstu.press/catalog/item/6625/ Факультет «Энергомашиностроение» Кафедра «Газотурбинные и нетрадиционные энергоустановки» Рекомендовано Научнометодическим советом МГТУ им. Н. Э. Баумана в качестве учебного пособия М69 Михальцев, В. Е. Теория и проектирование газовой турбины : учебное пособие / В. Е. Михальцев, В. Д. Моляков ; под ред. А. Ю. Вараксина. — Москва : Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2020. — 230, [2] с. : ил. ISBN 9785703851647 Приведены методы расчета и проектирования турбин в составе современных и перспективных авиационных, стационарных, транспортных газотурбинных дви гателей и комбинированных установок. Показаны методы оптимизации ступеней турбин и многоступенчатых турбин в целях получения максимального значения КПД в рамках заложенных ограниче ний по массе, размерам, числу ступеней в зависимости от места расположения тур бины в составе газотурбинных двигателей. Рассмотрены методы определения потерь энергии и характеристик турбин в составе авиационных, энергетических, транспортных и комбинированных двига телей на различных режимах работы. Для студентов 4–6 курсов специальностей «Авиационные газотурбинные дви гатели», «Стационарные и транспортные двигатели на базе авиационных двигате лей» и «Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии». УДК 621.462135: 621.7.036: 621.438 ББК 31.363 ISBN 9785703851647  МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2020  Оформление. Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2020

Стр.3

Оглавление 229 Оглавление Предисловие ..................................................................................................... 3 Принятые сокращения и обозначения ............................................................ 5 Глава 1. Расчет параметров газотурбинных двигателей и определение исходных параметров узлов для дальнейшего проектирования .................... 6 1.1. Выбор исходных значений КПД и коэффициентов, характери зующих потери по тракту газотурбинного двигателя .......................... 6 1.2. Определение параметров газа по тракту газотурбинного двигателя ... 9 1.2.1. Параметры на входе в компрессор ............................................. 9 1.2.2. Параметры компрессора ........................................................... 10 1.2.3. Параметры турбины .................................................................. 13 1.3. Определение экономичности, удельной мощности газотурбинных двигателей и удельной силы тяги воздушнореактивных двигателей ........................................................................................... 18 1.3.1. Относительный расход топлива ............................................... 18 1.3.2. Удельные энергетические параметры газотурбинных двигателей и воздушнореактивных двигателей ..................... 20 1.3.3. Экономичность ......................................................................... 40 1.4. Определение расхода воздуха и топлива в газотурбинном двигателе ............................................................................................. 42 1.5. Выбор оптимальной степени повышения давления в компрессоре газотурбинного двигателя .................................................................. 43 1.6. Выбор частоты вращения и диаметра турбины ................................. 45 1.6.1. Выбор частоты вращения по площади за турбиной ................ 45 1.6.2. Выбор частоты вращения по относительной длине лопаток ..... 47 Вопросы и задания для самопроверки ................................................................ 48 Глава 2. Теория и проектирование ступени газовой турбины ............................. 50 2.1. Особенности конструкции газовой турбины. Основные требования к ним ............................................................................... 50 2.2. Техническое задание на проектирование газовой турбины ............. 56 2.3. Удельные параметры турбины ........................................................... 59 2.4. Основные параметры процесса течения газа в каналах лопаточных аппаратов ....................................................................... 65 2.4.1. Идеальное истечение ................................................................ 65 2.4.2. Истечение с потерями .............................................................. 69 2.4.3. Соотношение работы трения и потери кинетической энергии при истечении с трением ........................................... 73 2.5. Параметры газа в ступени и работа на окружности колеса .............. 74 2.5.1. Работа и коэффициент полезного действия ............................ 74 2.5.2. Потери от перетекания газов в радиальный зазор ................... 80

Стр.230

230 Оглавление 2.5.3. Потери на трение диска и вентиляцию газа внутри каналов рабочих лопаток (для парциальной турбины) ........................ 82 2.5.4. Дополнительные потери при определении полезной мощности ................................................................................. 84 2.6. Зависимость коэффициента полезного действия и удельных параметров ступени от окружной скорости ..................................... 85 2.7. Выбор частоты вращения ротора, основных размеров и формы меридионального сечения проточной части турбины ..................... 90 2.7.1. Максимальная частота вращения ротора турбины ................. 91 2.7.2. Оптимальная окружная скорость в турбине ........................... 93 2.7.3. Основные размеры и форма меридионального сечения проточной части турбины ........................................................ 95 2.8. Профилирование лопаток по радиусу .............................................. 100 2.8.1. Необходимость профилирования лопаток ............................ 100 2.8.2. Профилирование по радиусу при постоянной циркуляции ... 101 2.8.3. Профилирование по радиусу при постоянном угле выхода из соплового аппарата ............................................................ 108 2.9. Построение профилей сопловых и рабочих лопаток ...................... 110 2.10. Порядок расчета проточной части ................................................. 116 Вопросы и задания для самопроверки .............................................................. 124 Глава 3. Теория и проектирование многоступенчатой газовой турбины .......... 125 3.1. Потери в каналах проточной части .................................................. 125 3.2. Радиальные турбины ......................................................................... 134 3.2.1. Особенности расчета радиальных турбин .............................. 134 3.2.2. Работа и КПД на окружности колеса радиальной турбины. Последовательность расчета центростремительной турбины ................................................................................... 140 3.3. Многоступенчатая турбина .............................................................. 149 3.3.1. Турбины со ступенями скорости ............................................ 149 3.3.2. Турбины со ступенями давления ............................................ 154 3.3.3. Расчет диффузора ................................................................... 165 3.3.4. Предварительный учет влияния охлаждения турбины ......... 168 3.3.5. Метод проектирования турбин на различных рабочих телах .... 188 3.4. Лабиринтные уплотнения ................................................................ 189 3.5. Осевое усилие, действующее на ротор турбины .............................. 193 3.6. Переменный режим и характеристики турбины ............................. 194 3.6.1. Истечение из сопл на переменном режиме ............................ 194 3.6.2. Влияние внешних параметров на мощность турбины ........... 200 3.6.3. Порядок расчета параметров турбины на переменном режиме ..................................................................................... 208 3.6.4. Виды характеристик ................................................................ 211 3.6.5. Влияние отклонений от условий подобия на характеристики ..... 216 Вопросы и задания для самопроверки .............................................................. 220 Приложения ................................................................................................... 222 Литература ...................................................................................................... 227

Стр.231