Введение

Проектный расчет проточной части ТВаД является следующим этапом проектирования двигателя после термогазодинамического расчета. На этом этапе определяются основные конструктивно-геометрические параметры проточной части ТВД. В процессе расчета определяются и согласовываются диаметры и проходные сечения компрессора и турбины, необходимая частота вращения и число ступеней, рассчитывается и строится меридиональное сечение их проточной части. Конструктивная схема проточной части ТВаД задается на основе прототипа. Рассчитываются параметры газового потока на различных радиусах проточной части турбины. Строятся треугольники скоростей и профили рабочего колеса ступени ВД турбины на среднем, втулочном и периферийном диаметре.

1 Проектный расчет основных параметров турбины высокого давления

1.1 Расчет диаметральных размеров турбины высокого давления

Таблица 1 - Исходные данные для расчета основных параметров

турбины ТВаД

Турбина ВД

T*г=1470 К, Т*ТВД=1127.484 К, р*г=1150.319 кПа, р*ТВД=331.029 кПа, GГВД=5.033 кг/с L*твд=388.793 Zтвд=2

Следующий расчет будим производить по методике [5].

1. Определим величину отношения (величина высота рабочих лопаток на выходе из турбины ВД) по формуле

где параметр напряжений, величина которого располагается в пределах .

2. Теперь задаваясь величиной осевой скорости газа на входе в турбину определяют приведенную скорость Пусть , тогда

; .

Затем определим кольцевую площадь на входе в СА турбины ВД:

.

3. Определим кольцевую площадь на выходе из турбины.

Зададим отношение из интервала 1.2…1.9,тогда

,

а значение

; .

Определим величину кольцевой площади на выходе из турбины ВД:

.

4. Теперь по выбранной величине определим высоту рабочей лопатки на выходе из турбины:

.

5. Определим средний диаметр на выходе из турбины:

.

6. Определим периферийный диаметр на выходе из РК:

.

7. Определим втулочный диаметр на выходе из РК:

.

8. Высоту сопловой лопатки на входе в турбину определим, задав , так как у прототипа двигателя ТВ7-117В форма проточной части определяется законом Такая форма позволяет получить наименьшие осевые габариты турбины и меньшие углы наклона образующих поверхностей, таким образом

9. Определим периферийный диаметр СА на входе в турбину:

.

10. Определим втулочный диаметр СА на входе в турбину:

.

11. Определим частоту вращения ротора турбины ВД:

.

1.2 Построение меридионального сечения проточной части турбины высокого давления

Ширину лопаток СА и РК ступеней находим из соотношения , где . Выберем .

12. Определим ширину венца СА первой ступени:

.

13. Определим ширину венца РК первой ступени:

.

14. Определим ширину венца СА второй ступени:

.

15. Определим ширину венца РК второй ступени:

.

16. Осевой зазор между СА и РК обычно берется из соотношения:

.

Определим осевой зазор между СА и РК первой ступени:

.

17. Определим осевой зазор между РК первой ступени и СА второй ступени:

.

18. Определим осевой зазор между СА и РК второй ступени:

.

19. Определим радиальный зазор между торцами перьев лопаток и корпусом, который находится в интервале 0.8…1.5 мм. Примем . По результатам расчетов построим меридиональное сечение проточной части турбины (рисунок 1).

Рисунок 1. Меридиональное сечение