Разделы презентаций
- Разное
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Геометрия
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
Принцип действия турбомашин Доцент каф. ТДЛА Самарского университета, Батурин
Содержание
- 1. Принцип действия турбомашин Доцент каф. ТДЛА Самарского университета, Батурин
- 2. Компрессор. Общие сведенияКомпрессор – устройство, предназначенное для
- 3. Классификация КомпрессоровКлассификация компрессоров:По числу ступеней: одноступенчатые, многоступенчатыеПо
- 4. В РК расходуется на: - Увеличение потенциальной энергии
- 5. Давление увеличивается за счет: движения рабочего тела
- 6. Принцип действия КомпрессораДвижение рабочего тела в поле
- 7. Принцип действия КомпрессораТорможение потока в относительном движении:Уравнение
- 8. Принцип действия КомпрессораСхема течения в ступени компрессораАбсолютная
- 9. Принцип действия КомпрессораСилы, действующие в рабочем колесе
- 10. Принцип действия КомпрессораУравнение неразрывностиПланы скоростей ступени компрессораФорма
- 11. Изменение параметров в ступени компрессораОтносительная скорость в
- 12. Уравнения энергии для РК:В РК полное давление
- 13. Преобразование энергии в ступени компрессораСтепень повышения давления:
- 14. Турбина. Общие сведенияТурбина – лопаточная машина, в
- 15. Некоторые интересные факты о турбинахМощность турбины ВД
- 16. Классификация турбинПо направлению движения рабочего тела:По числу ступеней:ОдноступенчатаяМногоступенчатая (для ГТД z=2…8)Элементы ступени осевой турбиныМногокаскадная
- 17. Принцип действия турбины. Процесс в рабочем колесеUРотор(1)(2)U1С1W1С2W211U2221л
- 18. Принцип действия турбиныИз-за поворота потока и крыловидной
- 19. Принцип действия турбины. Процесс в рабочем колесеUРотор(1)(2)U1С1W1С2W211U222Кинетическая
- 20. Принцип действия турбиныПотенциальная энергия рабочего тела вначале
- 21. Принцип действия турбиныСтатор(0)(1)UРотор(1)(2)U1С1W1U2С2W21122С01л2л1л0л0л > 1лПри таком соотношении
- 22. Принцип действия турбиныПланы скоростей ступени турбиныФорма проточной
- 23. Изменение параметров в ступени турбиныГаз в СА
- 24. Изменение параметров в ступени турбиныттТ*Т*p*p*Уравнения энергии для
- 25. Преобразование энергии в ступени турбиныПотери с выходной
- 26. КПД турбиныКПД турбины это отношение работы турбины к располагаемойПрименяется чаще всего в турбинах ГТД
- 27. Цель проектирования турбомашины – поиск формы меридионального
- 28. Постановка задачи проектированияИзвестноПараметры потока на входе в
- 29. Последовательность Проектирование турбомашины
- 30. Общие для обоих типов турбомашинПоследовательность Проектирование турбомашиныРасчет безразмерного плана скоростейКомпрессорТурбина
- 31. Последовательность Проектирование турбомашиныРасчет окружной скоростиРасчет величин скоростейРасчет
- 32. Последовательность Проектирование турбомашиныОбщие для обоих типов турбомашинВыбор
- 33. Последовательность Проектирование турбомашиныРасчет размеров проточной частиКомпрессорТурбинаВыбор числа лопатокКомпрессорТурбина
- 34. Последовательность Проектирование турбомашиныРасчет основных параметров турбомашиныКомпрессорТурбинаОграничения при
- 35. Последовательность Проектирование турбомашиныКлючевые вопросы проектирования
- 36. Последовательность Проектирование турбомашины
- 37. 10БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕБатурин Олег Витальевич443086 г. Самара, Московское шоссе 34, комн. 336-5 Tel: (846)267-45-94oleg.v.baturin@gmail.com
- 38. Скачать презентанцию
Компрессор. Общие сведенияКомпрессор – устройство, предназначенное для непрерывного сжатия рабочего тела до требуемого уровня степени повышения давления за счет постоянного подвода механической энергии к потоку рабочего тела
Слайды и текст этой презентации
Слайд 1Принцип действия турбомашин
Доцент каф. ТДЛА Самарского университета,
Батурин Олег Витальевич
443086 г.
Самара, Московское шоссе 34, комн. 336-5 Tel: (846)267-45-94
Слайд 2Компрессор. Общие сведения
Компрессор – устройство, предназначенное для непрерывного сжатия рабочего
тела до требуемого уровня степени повышения давления за счет постоянного
подвода механической энергии к потоку рабочего тела
Слайд 3Классификация Компрессоров
Классификация компрессоров:
По числу ступеней:
одноступенчатые, многоступенчатые
По направлению движению рабочего
тела: осевые и центробежные
Элементы ступени осевого компрессора
Одноступенчатый центробежный компрессор
Многоступенчатый осевой
компрессорСовременный компрессор должен:
Иметь высокий КПД
Работать в течении требуемого ресурса
Иметь малые размеры и вес
Быть технологичным и удобным в эксплуатации
Иметь широкий диапазон устойчивой работы
Слайд 4В РК расходуется на:
- Увеличение потенциальной энергии сжатого газа в
РК (увеличение давления)
- Изменение кинетической энергии в РК
- Преодоление гидравлических
потерь в проточной части РКВ рабочем колесе компрессора подводится механическая работа:
Принцип действия Компрессора
Уравнение Бернулли
Куда должна направиться большая часть энергии?
Слайд 5Давление увеличивается за счет:
движения рабочего тела в поле центробежных
сил
торможения потока в относительном движении
Принцип действия Компрессора
Что необходимо сделать
для того, чтобы давление в РК увеличилось?Уравнение энергии в механической форме в относительном движении
Как из этого сделать компрессор?
Слайд 6Принцип действия Компрессора
Движение рабочего тела в поле действия центробежных сил:
Уравнение
энергии в механической форме в относительном движении
Вариант 1
Вариант 2
Окружная
скорость в компрессоре должна увеличиваться: u2 > u1Поток должен покидать компрессор на большем радиусе, чем входил: r2 > r1
Слайд 7Принцип действия Компрессора
Торможение потока в относительном движении:
Уравнение энергии в механической
форме в относительном движении
Вариант 1
Вариант 2
Для получения диффузорной формы межлопаточного
канала, угол потока на входе должен быть меньше угла на выходе: 2 > 1Больший угол (2)
Меньший угол (1)
Скорость в относительном движении должна уменьшаться: w1 > w2
Канал между лопатками должен расширяться (диффузорный)
Слайд 8Принцип действия Компрессора
Схема течения в ступени компрессора
Абсолютная скорость с из-за
подвода работы
Рабочая лопатка ориентируется по вектору w
Рабочая лопатка ориентируется по
вектору сУравнение Бернулли для РК
В рабочем колесе растет абсолютная скорость с2 > с1
Значительная часть механической энергии переходит в кинетическую
Увеличение давления -недостаточно
Затормозить поток за рабочим колесом в направляющем аппарате
Как увеличить давление?
Слайд 9Принцип действия Компрессора
Силы, действующие в рабочем колесе осевого компрессора
Сила Pu
мешает движению потока
Сила Ru подводит работу к потоку
Сила Rа проталкивает
рабочее тело через компрессорРабочее колесо компрессора выполняет следующие функции:
Подводит работу к потоку
Проталкивает рабочее тело
Увеличивает давление
Уравнение количества энергии
Слайд 10Принцип действия Компрессора
Уравнение неразрывности
Планы скоростей ступени компрессора
Форма проточной части компрессора
Плотность
рабочего тела увеличивается
Осевая скорость меняется мало
Осевая площадь уменьшается к выходу
Высота
лопатки уменьшается к выходу
Слайд 11Изменение параметров в ступени компрессора
Относительная скорость в РК снижается из-за
торможения потока в межлопаточных каналах ротора (w1 > w2)
С
С
w
p
p
Статическое давление
увеличивается из-за торможения потока в межлопаточных каналах РК и НААбсолютная скорость в НА падает из-за торможения потока в межлопаточных каналах статора(с2 > с3)
Абсолютная скорость в РК растет из-за подвода механической работы (c2 > c1)
Слайд 12Уравнения энергии для РК:
В РК полное давление увеличивается
В НА работа
не подводится
В НА полное давление не меняется (незначительно снижается из-за
потерь)Изменение параметров в ступени компрессора
т
т
Т*
Т*
p*
p*
Уравнение энергии в механической форме:
Уравнения энергии для НА:
Слайд 13Преобразование энергии в ступени компрессора
Степень повышения давления: Показывает во сколько
раз в компрессоре растет давление
Баланс энергии в ступени компрессора
КПД компрессора:
Потери
в радиальном зазореДисковые потери
Изоэнтропический
напор, L*стs
Гидравлические потери
Напор на рабочем колесе, Lu
Затраченный напор, Lк
Источник энергии
Лопатки
Поток
Потери на дополнительное
объемное сжатие
Слайд 14Турбина. Общие сведения
Турбина – лопаточная машина, в которой происходит непрерывный
отбор энергии от сжатого и нагретого газа и преобразование ее
в механическую энергию вращения ротораДля функционирования турбины необходимо создать разность давления между входом и выходом
Расширение газа характеризуется степенью расширения газа:
По заторможенным параметрам
По статическим
параметрам
Слайд 15Некоторые интересные факты о турбинах
Мощность турбины ВД ТРДД Trent 500
составляет 36,5МВт (это эквивалентно мощности 25 самолетов «Спитфайр»)
Каждая лопатка ТВД
ТРДД Trent 500 производит 700 л.с., что соответствует мощности двигателя болида Формулы 1Температура газа, обтекающего лопатку на 700 градусов превышает температуру плавления материала
Температура лопатки турбины такова, что обычный чайник вскипел бы за 0,05сек
На взлетном режиме на лопатки ТВД действует сила - 60000g
= 25
=
P=60000g
Слайд 16Классификация турбин
По направлению движения рабочего тела:
По числу ступеней:
Одноступенчатая
Многоступенчатая
(для ГТД
z=2…8)
Элементы ступени осевой турбины
Многокаскадная
Слайд 17Принцип действия турбины. Процесс в рабочем колесе
U
Ротор
(1)
(2)
U1
С1
W1
С2
W2
1
1
U2
2
2
1л > 2л
При таком
соотношении углов – межлопаточный канал расширяется
Газ ускоряется в относительном движении
w2> w1Ускорение сопровождается снижением статического давления
Ускорение газа в роторе
Слайд 18Принцип действия турбины
Из-за поворота потока и крыловидной формы лопатки, на
корытце давление больше, чем на спинке
U
Ротор
(1)
(2)
W1
W2
1
Линия тока
+
+
+
+
-
-
-
-
-
pu
p
pa
На лопатку действует результирующая
газовая сила PОкружная составляющая газовой силы Pu создает крутящий момент на валу турбины, и заставляет ее вращаться
Производится механическая работа:
2
Слайд 19Принцип действия турбины. Процесс в рабочем колесе
U
Ротор
(1)
(2)
U1
С1
W1
С2
W2
1
1
U2
2
2
Кинетическая энергия газа, выходящего
из турбины (с22/2) – потери с выходной скоростью
Это энергия которая
не была отобрана турбиной от потокаЭти потери нельзя устранить, но можно уменьшить
Влияние инерционных сил на процесс
u1> u2 – Центростремительная турбина
u1= u2 – Осевая турбина
Слайд 20Принцип действия турбины
Потенциальная энергия рабочего тела вначале преобразуется в кинетическую.
Затем она превращается в механическую, за счет поворота потока.
Для увеличения
работы турбины необходимо создать закрутку потока и увеличить кинетическую энергию потока на входе в РКУскорение и поворот потока выполняет сопловой аппарат
Слайд 21Принцип действия турбины
Статор
(0)
(1)
U
Ротор
(1)
(2)
U1
С1
W1
U2
С2
W2
1
1
2
2
С0
1л
2л
1л
0л
0л > 1л
При таком соотношении углов – межлопаточный
канал сужается (конфузорный)
Газ ускоряется в абсолютном движении с1 > с0
Ускорение
сопровождается снижением статического давленияПроцесс в сопловом аппарате:
Сопловой аппарат ускоряет поток и создает предварительную закрутку на входе в ротор для увеличения работы, отбираемой в РК
Слайд 22Принцип действия турбины
Планы скоростей ступени турбины
Форма проточной части
Плотность рабочего тела
в турбине уменьшается
Осевая скорость меняется мало
Осевая площадь увеличивается к выходу
Высота
лопатки увеличивается к выходу
Слайд 23Изменение параметров в ступени турбины
Газ в СА ускоряется из-за конфузорного
межлопаточного канала статора (с1 > с0)
С
С
w
p
p
Статическое давление снижается из-за ускорения
потока в межлопаточных каналах РК и САПоток в абсолютном движении в РК тормозится из-за отбора энергии от потока (с1> с2)
Поток в относительном движении в РК ускоряется из-за конфузорного (сужающегося) межлопаточного канала ротора (w2> w1)
Слайд 24Изменение параметров в ступени турбины
т
т
Т*
Т*
p*
p*
Уравнения энергии для РК:
Уравнение энергии в
механической форме:
В СА работа
не производится
Уравнения энергии для СА:
В РК
работа отбирается
Для СА:
Для РК:
Слайд 25Преобразование энергии в ступени турбины
Потери с выходной скоростью
Потери в радиальном
зазоре
Дисковые потери
Механические потери
Эффективная работа турбины, Lе
Внутренняя Работа, Lт
Гидравлические
потери
Возвращенное
тепло
Работа
на рабочем колесе, LuРасполагаемая работа турбины, Lтs
Поток
Лопатки
Потребитель
Работа на выходном валу
Баланс энергии в ступени турбины
Слайд 26КПД турбины
КПД турбины это отношение работы турбины к располагаемой
Применяется чаще
всего в турбинах ГТД
Слайд 27Цель проектирования турбомашины – поиск формы меридионального сечения проточной части
турбомашины и профилей лопаток в нескольких сечениях по радиусу, которые
обеспечат требуемую в техническом задании мощность или степень повышения давления, при заданных параметрах потока на входе с минимальными габаритными размерами, массой, стоимостью, высокой эффективностью и надежностью в течение ресурсаПроектный расчет турбомашины
Исходные данные для расчета
Принимаются по результатам термодинамического расчета ГТД и выбираются для достижения высокой эффективности
Группы исходных данных:
Параметры потока на входе и работа (р0(1)*, Т0(1)*, Gi, n, Lт) - (Не иЗменные)
Параметры процесса турбины (L/u2, ca/u, ст и др.) - (ВАРЬИРУЕМЫЕ)
Свойства рабочего тела (k, R, cp) - (Не иЗменные)
Слайд 28Постановка задачи проектирования
Известно
Параметры потока на входе в узел и работа
(р0(1)*, Т0(1)*, Gi, n, Lт)
Свойства рабочего тела (k, R, cp)
Допущения,
используемые в разделеНужно найти
форму меридионального сечения
профили лопаток в нескольких контрольных сечениях вдоль лопатки
значения основных параметров потока (p, T, , c, w, , и т.п.) в контрольных сечениях
КПД ступени
лопатки не охлаждаются
теплообмен между лопатками и потоком не учитывается
свойства рабочего тела считается постоянным
средний диаметр РК не меняется
осевая скорость в ступени неизменна
Слайд 30Общие для обоих типов турбомашин
Последовательность Проектирование турбомашины
Расчет безразмерного плана скоростей
Компрессор
Турбина
Слайд 31Последовательность Проектирование турбомашины
Расчет окружной скорости
Расчет величин скоростей
Расчет температур потока
Расчет поведенных
скоростей и газодинамических функций
Общие для обоих типов турбомашин
Слайд 32Последовательность Проектирование турбомашины
Общие для обоих типов турбомашин
Выбор потерь полного давления
Коэффициент
восстановления зависит от потерь в венце
Потери рассчитываются с помощью
модели потерьДля турбины в первом приближении можно использовать диаграмму
Зависимость для определения
Расчет давлений и плотностей
Расчет осевых площадей
Слайд 33Последовательность Проектирование турбомашины
Расчет размеров проточной части
Компрессор
Турбина
Выбор числа лопаток
Компрессор
Турбина
Слайд 34Последовательность Проектирование турбомашины
Расчет основных параметров турбомашины
Компрессор
Турбина
Ограничения при проектировании
Угол выхода потока
должен быть меньше угла на входе
Окружная скорость - не более
550м/с (прочность)Раскрытие проточной части - не более 15°
Значения приведенных скоростей - не более 1,1
Высота лопаток - более 15мм
Компрессор
Турбина
Угол входа потока должен быть меньше угла на выходе
Угол поворота потока в венце - не более 30
Угол входа потока в решетку - более 25
Значения приведенных скоростей - не более 1,1
Высота лопаток - более 15мм
Слайд 3710
БЛАГОДАРЮ
ЗА ВНИМАНИЕ
Батурин Олег Витальевич
443086 г. Самара, Московское шоссе 34,
комн. 336-5 Tel: (846)267-45-94
oleg.v.baturin@gmail.com
