Совершенствование малорасходных турбин конструкции ЛПИ для турбодетандерных электроустановок газораспределительных станций на основе экспериментальных методов

• Автор: Матвеев, Юрий Владимирович
• Шифр специальности: 05.04.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 172 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Условные обозначения, индексы и сокращения

Уведение

Глава 1 Обзор и состояние развития современных малорасходных

турбин

1.1 Обзор малорасходных турбин

1.2 Обоснование применения мрт конструкции лпи

Глава 2 Математическая модель расчёта сверхзвуковой одноступенчатой турбины конструкции лпи и моделирование турбинной ступени
2.1 Математиская модель расчёта сверхзвуковой одноступенчатой турбины конструкции ЛПИ

2.2 Алгоритм расчёта ступени газовой турбины

2.3 Моделированиеступени турбины

Глава 3 Численное моделирование аэродинамического поля потока в осевой турбинной ступени ЛПИ
3.1 Метод численного моделирования
3.2 Геометрия модельной турбины
3.3 Построение геометрической модели
3.4 Расчётная сетка
3.5 Физические свойства рабочего тела
3.6 Граничные условия
3.7 Модель турбулентности
3.8 Выполнение расчёта
3.9. Анализ результатов расчёта
3.10 Структура поля потока в сопловом аппарате
3.11 Структура поля потока в рабочем колесе
3.12 Окружной КПД ступени
3.12.1 Характеристики соплового аппарата
3.12.2 КПД ступени
3.13 Оценка осевой силы

3.14 Мощность модельной турбины
3.15 Результаты численного моделирования аэродинамического поля потоков
осевой турбинной ступени
Глава 4 Экспериментальный стенд, экспериментальная установка, объекты исследования, методики проведения и обработки экспериментальных данных малорасходных турбин конструкции Л ПИ
4.1 Объекты исследования
4.1.1 Экспериментальная расширительная турбина конструкции ЛПИ осевого типа
4.1.2 Расширительная турбина конструкции ЛПИ центростремительного
типа
4.2 Методика проведения и обработки экспериментальных данных
4.2.1 Материально-техническая база для проведения модельных и натурных исследований
4.3 Методы измерения и приборы
4.4 Обработка опытных данных
4.4.1 Методика обработки опытных данных при определении коэффициентов потерь и других газодинамических параметров малорасходной турбины
4.4.2 Оценка погрешности суммарных характеристик турбинных
ступеней
Глава 5 Результаты модельных исследований
5.1 Результаты расчётных исследований
5.2 Результаты экспериментального исследования
Заключение
Приложение
Список использованных источников

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
в, кг/с - расход рабочего тела;
N. кВт - мощность;
Ят - степень расширения в турбине;
р*0, Па — полное давление рабочего тела перед турбиной;
Т*о,К - полная температура перед турбиной; р2, Па - давление рабочего тела за турбиной; к - показатель адиабаты;
Л, Дж/кгтрад - газовая постоянная;
Ь, Дж/кгтрад - энтальпия;
з, Дж/кгтрад - энтропия;
Но, кДж/кг-град - располагаемый перепад энтальпий на ступень; п, об/мин - частота вращения; г| - КПД турбины, цикла; и - коэффициент расхода;
Ф - коэффициент скорости соплового аппарата;
Ф - коэффициент скорости рабочего колеса турбины; и/С0 - характеристическое число; и - окружная скорость рабочего колеса турбины;
Со - изоэнтропийная скорость, Со=У2Н*о; рт - термодинамическая степень реактивности.
Геометрические характеристики проточной части турбины и ее элементов.
и, г, г - оси координат, соответствующие направлению окружной скорости и, оси турбины 7. и радиусу г;
Б, м - диаметр турбины;
Е, м - длина лопатки;
Ь, м - хорда профиля;
В, м - ширина решетки вдоль оси г;
Е, м - шаг решетки;

ÖCllb=A/(Q/k)-[(t/b)-(t/b)0PT]2, где 0 = 180 - (ßir + Ргэф), град.
к = sin ßir/ß23®> А = 0, если 0/к < 10; А = 13,5(0/к), если 10 < 0 < 30;
(t/b)0pT = r,sin2ß23®k5, ГДе Ti = f(xt), Х[ = ß23®sinßr.
Если Q/k> 60:
г, = -25,475xf2 + 68,779/xi - 6,709 + 0,444x[ - 0,0087x!2;
Если Q/k <30: r, =41,278xf°*911 + 0,5303;
Если ЗО<0/£<6О, то r60 = -25.475хГ2 + 68,779/Х! - 6,709 + 0,444х! - 0,0087х!2; г30 = 41,278 х,-°'9П + 0,5303; i'i = г60 + (60- 0/к)/ЗО (г30 - г60).
К5 = 1.0, если (5и>/Ь) <0,019 иначе К5 = 4.32(5кр/Ь) +0,918.
Стрен ~ коэффициент потерь трения в расчётной точке.
Если ßir > 20, то Ст!‘ЕН определяется интерполяцией двухпараметрической зависимости С трен (ßir, Ргэф)-
Если ßir < 20, то £г[РЕН определяется следующим образом:
k2 = (ßjr + ß23®)/k:
Если 23 > к2 > 15, то:
Y2 = -17838/к2 + 3865,9 - 204,31к2 + 3,2093к22 Если 50 > к2 > 23, то:
Y2 = 700,0 - 47,14333к2 + 1,0910к22 - 0,0084667к23;
Сш=У2/(г-к).
КмПроф - коэффициент, учитывающий влияние числа М.
При 0 > 130°
КМпроф = 2,28976 - 2,420 IMoth + 1,1463МОТн2, а при 0 < 130°
КМпроф = 0,4418 + 1,8819Мотн - 2,2578М0ТН2 + 1,9364МОТн3,