1.3.3. Примеры выбора профилей и формирования сопловых и рабочих решёток по «Атласу».
Пример №1. Задано: угол входа потока - α0=900, угол выхода потока - α1=14.30, высота сопловой лопатки - l1=28.2 мм, хорда сопловой лопатки b1=60.0 мм, теоретическая скорость истечения из сопловой решётки – c1t=280 м/с, температура (теоретическая) пара за решёткой – t1=3000C, показатель изоэнтропы рабочего тела – к=1.3, газовая постоянная R=462.5 Дж/кг∙К.
Определить:
- подобрать профиль из «Атласа»;
- установить профили в решётку профилей (определить угол установки αу и относительный шаг t1отн=t1/b1);
- определить по графикам «Атласа» величину коэффициентов потерь: ζпр , ζконц, ζсум и коэффициент скорости φ=с1/с1t=.
Решение:
Определим, к какой группе относится данная сопловая решётка по скорости истечения пара из неё: группе А, Б или В.
Для этого подсчитаем значения числа Маха:
Мс1t=c1t/a1t=c1t/=280/=0.477
Полученное значение числа Мс1t<0.8-0.9, что даёт основание для выбора в «Атласе» соплового профиля группы «А» и предположения, что действительный угол выхода потока из решётки близок к эффективному углу (α1≈ α1эф). Профиль будем выбирать по значению α1эф=14.30. В таблице профилей (лист9) находим профиль С-9015А, который рассчитан на номинальное значение α1эф=15.0, ближайшее к заданному в задаче α1эф=14.30.
Итак, выбран профиль С-9015А.
«Соберём» решётку из профилей С-9015А – определим шаг t1отн=t1/b1 и угол установки αу.
Открываем лист «Атласа» 16-С-9015А-хар1 и находим зависимость коэффициента профильных (=l/b=∞) потерь от относительного шага .
опт
По минимуму коэффициента потерь для кривой М1t=0.5 (число Маха, близкое к значению для нашей задачи) находим значение опт=0.760.
Для определения угла установки αу профиля в решётке открываем лист 15-С-9015-коор. В «Атласе» и по формуле:
=-16.0∙(опт -0.75)+23.1=14.3-16.0∙(0.76-0.75)+23.1=35.80
Этот угол установки обеспечит в решётке заданное значение α1эф=14.30.
Определение коэффициентов потерь.
Профильные потери. Выбираем лист 16-С-9015А-хар1 в «Атласе) и по зависимости ζ=f(M1t) (для =l/b=∞) определяем при M1t=0.477 величину ζпр=2.1∙10-2=0.021. Заметим, что зависимость ζ=f(M1t) получена опытным путём при значениях параметров α0=900; αу=380, опт=0.75 и =l/b=∞, близких к определённым в нашей задаче.
Суммарные потери. Коэффициент суммарных потерь зависит от относительной высоты профиля =l/b. Для нашей задачи =l/b =28.2/60=0.47 По значению 1/=2.13 определяем величину ζсум= 6.3∙10-2=0.063 из зависимости ζ=f(1/) на листе 16-С-9015А-хар1 «Атласа» (по кривой α0=900). Отметим, что и другие условия экспериментального исследования решётки С-9015А, приведённые на этом графике , близки к значениям данной задачи.
Концевые потери. Концевые потери определим из соотношения:
ζкон = ζсум + ζпроф=0.063-0.021=0.042
Коэффициент скорости φ. Коэффициент скорости φ=с1/с1t==0.979.
Задача решена.
Пример №2. Задано: угол входа потока - β1=33.50, угол выхода потока - β2=20.30, высота рабочей лопатки - l2=40.5 мм, хорда рабочей лопатки b2=40.0 мм, теоретическая скорость истечения из рабочей решётки – w2t=270 м/с, температура (теоретическая) пара за решёткой – t2t=2050C, показатель изоэнтропы рабочего тела – к=1.3, газовая постоянная R=462.5 Дж/кг∙К.
Определить:
- подобрать профиль из «Атласа»;
- установить профили в решётку профилей (определить угол установки αу и относительный шаг =t2/b2);
- определить по графикам «Атласа» величину коэффициентов потерь: ζпр , ζконц, ζсум и коэффициент скорости ψ=w2/w2t=.