Настоящие лабораторные работы имеют цель ознакомить студентов с некоторыми методами исследований на модельных плоских решетках, как наиболее доступными, эффективными и экономически выгодными при исследовании сложных процессов, происходящих в реальной турбине. Предлагается исследовать характеристики дозвуковой плоской турбинной решетки, а также всесторонне рассмотреть и исследовать профильные потери в решетке. Иллюстрируется один из экспериментальных подходов для определения газодинамических сил, действующих на перо лопатки.
Предлагается использование в обработке экспериментальных данных, численных методов решения интегралов.
Описание экспериментальной установки и измерительных приборов
Экспериментальная установка представляет собой турбинную решетку, состоящую из пяти лопаток. Схема решетки показана на рис 1. Геометрические параметры решетки приведены в таблице 1. Решетка размещалась на аэродинамическом стенде, схема которого показана на рис. 2.
Таблица 1
Геометрические параметры решетки
№ п/п |
Название |
Обозначение |
Значение |
Размерность |
1 |
Хорда профиля |
|
165,5 |
мм |
2 |
Шаг решетки |
|
102,5 |
мм |
3 |
Угол установки лопатки |
|
40 |
град |
4 |
Угол входа в решетку (геометрический) |
|
90 |
град |
5 |
Угол выхода из решетки (геометрический) |
|
16,14 |
град |
6 |
Ширина горла решетки |
a |
28,5 |
мм |
7 |
Толщина выходной кромки |
|
4,8
|
мм |
8 |
Высота решетки |
h
|
70 |
мм |
Она предназначена для изучения основных особенностей эффективности современных высоконагруженных лопаточных венцов газовых турбин. Основные габаритные и функциональные размеры установки представлены на рис. 1. Установка состоит из корпуса 1, соединенного с профилированными боковыми стенками 3, образующими вместе с лопатками 2 рабочий участок решетки. Высота межлопаточного канала регулируется при помощи перемещения отсечных пластин 4, которые фиксируются проставками. В верхнем и нижнем корпусе выполнены отверстия для слива пограничного слоя, накапливающегося на стенках аэродинамической трубы. Отсечные пластины изготовлены из листового текстолита толщиной 10 мм, что позволяет гарантированно соблюдать идентичность формы и качества межпрофильных поверхностей межлопаточного канала. На нижней отсечной пластине имеется металлическая подложка необходимая для определения момента касания зонда торцевой стенки при измерении входного пограничного слоя.
Профиль лопаток решетки является типичным для реактивных решеток сопловых аппаратов современных турбин. Координаты профиля приведены в табл. 2. в хордовой системе координат. Средняя лопатка выполнена со щелью для выдува воздуха в выходную кромку и препарирована под замер кромочного давления. Выполнена препарация под замер давления по спинке второй лопатки (7 точек) и по корытцу четвертой лопатки (5 точек). Кроме того, предусмотрено измерение давления трубкой Пито, установленной на входе в решетку на расстоянии шага от фронта решетки (рис. 3). Траверсированный по выходу в плоскостях а-а, в-в на среднем сечении решетки осуществляется трубкой Пито, закрепленной в координатнике и соединенной с микроманометром. Выдув через выходную рамку осуществляется с помощью система вдува, состоящей из автономного компрессора, ресивера, расходометра и соединительных трубок. Имеется возможность с помощью крана плавно изменять расход вдуваемого воздуха.
Схема размещения
приемников полного давления при
проведении замеров
1 – лопатки; 2 – профилированные боковые
стенки; 3 – приемник полного давления;
4 – трубка Пито; 5 -
дифференциальный микроманометр
Рис. 3
Таблица 2.