Коротко о файле:ПНИПУ / Кафедра "Авиационные двигатели" / Спроектировать компрессор газотурбинного двигателя заданной мощности. 2. Исходные данные к работе: Nе = 2,5 МВт, МСА, H = 0, Mн = 0. / Состав: 7 листов чертежи + презентация + ПЗ (86 страниц)
Объектом проектирования является осевой компрессор для двигателя энергетической установки мощностью 2,5МВт.
Цель работы – расчет параметров двигателя, расчет и проектирование компрессора, проверка на статическую прочность рабочей лопатки.
Задача работы – выполнение 10-ти ступенчатого компрессора и оценка ее работоспособности. Получены основные показатели работы компрессора, определена кинематика потока в ступенях, подробно проработана 2-я ступень, разработана конструкция узла.
Параметры компрессора соответствуют лучшим мировым образцам: степень повышения полного давления 10-ступенчатого компрессора составляет 6,05, адиабатный КПД равен 0,8473, расход воздуха – 22,92 кг/с, максимальный наружный диаметр – 0,6053 м, потребляемая мощность – 2,5 МВт.
Анализ полученных в работе результатов показывает, что параметры проектируемого компрессора находятся на уровне современных образцов, расчет лопатки показал, что запас прочности достаточен для работы.
СОДЕРЖАНИЕ
Перечень используемых условных обозначений и основных сокращений, индексов 8
Введение 11
1. Предварительный расчет двигателя. Анализ результатов и выбор исходных данных для проектирования двигателя 13
2. Проектировочный термогазодинамический расчет двигателя. Определение основных параметров рабочего тела и размеров по газодинамическому тракту 16
2.1. Расчет основных параметров по газодинамическому тракту 16
2.1.1. Сечение вх-вх на входе в компрессор 16
2.1.2. Сечение к-к на выходе из компрессора 17
2.1.3. Сечение г-г на выходе из камеры сгорания 18
2.1.4. Сечение т-т за силовой турбиной 18
2.1.5. Сечение тк-тк за турбиной компрессора 19
2.1.6. Сечение с-с на выходе из сопла 20
2.2. Определение основных данных двигателя 21
2.3. Оценка диаметральных размеров в характерных сечениях 22
2.3.1. Сечение вх-вх на входе в компрессор 22
2.3.2. Сечение к-к на выходе из компрессора 23
2.3.3. Сечение г-г на выходе из камеры сгорания 23
2.3.4. Сечение тк-тк за турбиной компрессора 24
2.3.5. Сечение т-т за силовой турбиной 24
2.3.6. Сечение с-с на выходе из сопла 25
2.4. Определение частоты вращения роторов 25
3. Анализ результатов расчета двигателя и исходных данных 27
4. Определение основных газодинамических параметров компрессора и уточнение формы и размеров проточной части 28
5. Расчет термодинамических и кинематических параметров компрессора по среднему диаметру 34
5.1. Параметры на входе в рабочее колесо 34
5.2. Параметры на выходе из рабочего колеса 35
6. Определение кинематических параметров по высоте проточной части одной из ступеней 39
7. Разработка профильной части рабочей лопатки. Построение профилей рабочей лопатки, лопаточных решеток и венцов 43
7.1. Расчет углов и густоты решеток 43
7.2. Построение профилей лопаток 47
8. Анализ газодинамического проектирования компрессора 49
9. Разработка конструктивной и силовой схемы компрессора 50
9.1. Анализ вариантов конструктивных схем существующих узлов 50
9.2. Выбор и обоснование конструктивной схемы компрессора 51
9.3. Выбор количества, расположения и типа опор ротора 53
9.4. Основные силовые факторы и усилия, действующие на элементы узла 55
9.5. Разработка силовой схемы 55
10. Проработка конструкции компрессора 58
10.1. Выбор и обоснование формы проточной части осевого компрессора 58
10.2. Проработка конструкции ротора 60
10.2.1. Выбор и обоснование способа соединения диска с валом 60
10.2.2. Выбор и обоснование способа крепления рабочих лопаток с дисками 61
10.2.3. Выбор профиля дисков 62
10.3. Разработка конструкции статора компрессора 62
10.3.1. Разработка конструкции корпуса 62
10.3.2. Разработка конструкции направляющих аппаратов 63
10.4. Разработка системы уплотнения газовоздушного тракта 64
10.5. Разработка системы уплотнения масляных полостей 64
10.6. Разработка системы перепуска и отборов воздуха 65
11. Расчет рабочей лопатки на статическую прочность 66
11.1. Методика расчета рабочей лопатки на статическую прочность 66
11.2. Определение расчетного режима по частоте вращения 71
11.3. Расчет газодинамических сил, действующих на лопатку 72
11.4. Определение геометрических параметров лопатки 75
11.5. Определение рабочей температуры лопатки 76
11.6. Выбор материала и его характеристики 76
11.7. Расчет напряжений в лопатке 77
11.8. Оценка работоспособности лопатки по условиям прочности 78
12. Анализ результатов конструктивной разработки компрессора 79
Заключение 80
Список использованных источников 81
Спецификация чертежей, схем 82
Приложение А. Координаты характерных точек профилей 83
Приложение Б. Профиль рабочей лопатки 2 ступени в трех сечениях 85
Приложение В. Рабочая лопатка 2 ступени компрессора 86
Перечень графического материала
1. Схема проточной части двигателя и распределение основных параметров по тракту
2. Схема проточной части компрессора и распределение основных параметров по ступеням
3. Лист профилирования рабочей лопатки 2 ступени
4. Результаты расчета рабочей лопатки второй ступени компрессора на статическую прочность
5. Продольный разрез компрессора
6. Конструктивная и силовая схемы компрессора
7. Выбор исходных данных для термогазодинамического расчета
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
По результатам анализа данных двигателей мощностью до 2,5МВт приняты следующие значения параметров цикла: Тг=985К, πк=6,05 , сс = 145 м/с. В результате рассчитанный двигатель имеет эффективный КПД 0,2218 и удельный расход топлива 0,3243 при расходе воздуха GВ=22,92кг/с. Частота вращения ротора компрессора 9450 об/мин.
Рассчитан десятиступенчатый компрессор. Все ступени компрессора дозвуковые, имеется ВНА с поворотными лопатками. Расход через КВД 22,92кг/с. Частота вращения ротора компрессора 9450 об/мин. Форма проточной части комбинированная, с максимальным диаметром 0,6053м. КПД компрессора 0,8473.
Относительная высота лопаток по тракту компрессора составляет , что укладывается в рекомендованные пределы (2,7…22,0), т.к. используется система активного управления радиальными зазорами.
Снижение осевой скорости с 5 ступени 4,5 м/с, что не превышает допустимых пределов 10…15 м/с.
Лопатки выполнены с переменной по радиусу хордой.
Степень повышения давления в компрессоре составляет =6,05, а число ступеней 10, т.е. данное значение соответствует современному уровню развития энергоустановок.
Ротор компрессора дискового типа, состоит из вала, десяти рабочих колес, промежуточных колец, трубы, деталей крепления и лабиринтного уплотнения. Крутящий момент с вала на диск передается через прямоугольные шлицы. Рабочие колеса посажены на вал и центрируются на нем при помощи прямоугольных шлиц. От перемещения в осевом направлении рабочие колеса закреплены гайками.
На статическую прочность рассчитывалась рабочая лопатка 2 ступени. По результатам расчета видно что наиболее нагруженным сечением профиля лопатки, является сечение корневое (точка А) , его запас прочности равен К = 10,38. При температуре лопатки выбран материал ВТ3-1, где предел прочности Вес лопатки составил 0,040 кг.
В заключение можно сказать, что данный узел – компрессора может быть рекомендован для установки на двигатель для привода нагнетателя газа или генератора электрического тока.
ВКР Должиков.docx Выбор исходных данных для термогазодинамического расчета А1.cdw Конструктивная и силовая схемы компрессора А1.cdw Лист профилирования рабочей лопатки 2 ступени А1.cdw Презентация.pptx Продольный разрез компрессора.cdw Результаты расчета рабочей лопатки 2 ступени компрессора на статическую прочность А1.cdw Схема проточной части двигателя и распределение основных параметров по тракту А1.cdw Схема проточной части компрессора и распределение основных параметров по ступеням А1.cdw